CERN
| Organización Europea para la Investigación Nuclear | |
|---|---|
| Organización europea para la investigación nuclear | |
| Vista aérea del área del CERN | |
| Abreviatura | CERN |
| Base | 29 de septiembre de 1954 |
| Fundador | 12 países |
| sede | Meyrin |
| gerente general | fabiola gianotti |
| miembros | 23 países :
|
| Sitio web | |
La Organización Europea para la Investigación Nuclear , comúnmente conocida por las siglas CERN ( AFI : /ˈʧɛrn/ [1] ; en francés Conseil européen pour la recherche nucléaire ), es el mayor laboratorio del mundo de física de partículas , ubicado en la frontera entre Francia y Suiza , en la periferia occidental de la ciudad de Ginebra , en el municipio de Meyrin . La convención que lo estableció fue firmada el 29 de septiembre de 1954 por 12 estados miembros mientras que hoy son 23 más algunos observadores, incluidos estados no europeos.
El objetivo principal es proporcionar a los investigadores las herramientas necesarias para la investigación en física de altas energías , es decir, principalmente los aceleradores de partículas , que elevan los núcleos atómicos y las partículas subnucleares a muy altas energías, y los detectores que les permiten observar los productos de las colisiones entre haces. .de estas partículas: a energías suficientemente altas, se producen muchas partículas diferentes en las colisiones; en algunos casos, se han descubierto de esta manera partículas previamente desconocidas.
Historia
Tras la Segunda Guerra Mundial surgió la necesidad de fundar un centro europeo de investigación puntero para devolver a Europa la primacía de la física, dado que en aquellos años los principales centros de investigación estaban ubicados en Estados Unidos . Con este fin, en 1952 doce países europeos reunieron un consejo de científicos con la tarea de convertir ese deseo en realidad. El consejo se denominó Consejo Europeo para la Investigación Nuclear (en francés Conseil européen pour la recherche nucléaire ) de ahí las siglas CERN. En 1954 nació el proyecto del centro europeo de investigación, examinado por el Consejo Europeo para la Investigación Nuclear: así nació la Organización Europea para la Investigación Nuclear, que heredó sus siglas.
El hecho de que el acrónimo CERN no derive del nombre del centro de investigación crea a veces confusión, tanto que informalmente se cambia este nombre por el de Centro Europeo de Investigación Nuclear (en francés Centre européen pour la recherche nucléaire ) con el fin de volver -establecer correspondencia entre las iniciales y el nombre del centro de investigación.
Actualmente 23 países miembros forman parte del CERN. El 14 de diciembre de 2012 , se le concedió el estatus de observadora en la Asamblea General de las Naciones Unidas .
Descripción
La cadena de aceleradores
El CERN construyó el primer acelerador, el Sincrociclotrón , en 1957, que estuvo en funcionamiento hasta 1990.
El complejo de aceleradores del CERN incluye 7 aceleradores principales, construidos en varios períodos a partir de la fundación del instituto. Desde un principio se predijo que cada máquina nueva y más potente utilizaría a las anteriores como "inyectores", creando una cadena de aceleradores que llevaría gradualmente un haz de partículas a energías cada vez mayores. Para permitir el funcionamiento de esta cadena, todas las funciones de los aceleradores están coordinadas por una única señal de referencia, generada por un sistema de relojes atómicos y distribuida por toda la instalación, con una precisión del orden del nanosegundo .
Los principales aceleradores de los que dispone el CERN son, desde el anillo de colisión principal hasta la fuente inicial de partículas de baja energía:
- El Gran Colisionador de Hadrones (LHC), que entró en funcionamiento el 10 de septiembre de 2008 tras el desmantelamiento del Gran Colisionador de Electrones y Positrones (LEP). Tiene una circunferencia de 27 kilómetros y fue diseñado inicialmente para acelerar hasta un máximo de 7 TeV , protones de energía equivalentes; permitiendo estudiar las partículas elementales en condiciones experimentales comparables a las de los primeros momentos de vida del Universo, inmediatamente después del Big Bang .
- El Super Proton Synchrotron (SPS), un acelerador circular de 2 km de diámetro que alimenta el LHC con iones de plomo, construido en un túnel, que comenzó a funcionar en 1976 . Actualmente conduce a una energía equivalente a la de un protón de450 GeV , pero ha sido potenciado varias veces comenzando con 300 GeV-protón. Además de tener su propia línea de haz recto para experimentos con objetivos fijos, funcionó como colisionador protón - antiprotón y como etapa final de aceleración para los electrones y positrones que se inyectarían en el LEP. Asumió este papel para los protones y los iones de plomo alimentados en el LHC.
- El Proton Synchrotron (PS), construido en 1959 , un sincrotrón con una circunferencia de 628,3 m capaz de acelerar protones hasta28 GeV , así como toda una serie de partículas aceleradas para diferentes experimentos. En particular, recibe protones del Proton Synchrotron Booster e iones de plomo del Low Energy Ion Ring.
- El Proton Synchrotron Booster , compuesto por 4 sincrotrones superpuestos de 25 m de radio, aumenta la energía de las partículas generadas por los LINAC antes de inyectarlas en el PS. También se utiliza para experimentos separados, como ISOLDE , que estudia núcleos inestables de isótopos muy pesados .
- El anillo de iones de baja energía (LEIR), que acelera los haces de iones de plomo hasta72 MeV por nucleón, comenzó a trabajar en 2010 en la cadena de preaceleración del LHC.
- Dos LINAC , o aceleradores lineales , que generan partículas de baja energía, que posteriormente se alimentan al PS Booster. Se conocen como LINAC2 y LINAC3 y alcanzan los 50 MeV -protón, que son 4,2 MeV de iones pesados por nucleón respectivamente. Toda la cadena posterior de aceleradores depende de estas fuentes.
LHC
Gran parte del trabajo que se realiza actualmente en el CERN en Ginebra se centra en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), que entró en funcionamiento el 10 de septiembre de 2008 , [2] y experimentos relacionados.
El acelerador está ubicado dentro del mismo túnel circular de 27 km de longitud utilizado anteriormente por el Gran Colisionador de Electrones y Positrones (LEP ), que ya no está operativo desde noviembre de 2000 . El complejo acelerador del CERN se utiliza para acelerar previamente los hadrones (protones o iones de plomo) que luego se introducen en el LHC. El túnel se encuentra a unos 100 m de profundidad, en una región entre el aeropuerto de Ginebra y el macizo del Jura . Actualmente se encuentran en funcionamiento cinco experimentos diferentes ( CMS , ATLAS , ALICE , LHCb y TOTEM ), cada uno de los cuales estudia las colisiones entre partículas con diferentes métodos y haciendo uso de diferentes tecnologías.
En el momento de la colisión, la energía de los protones en el interior del LHC alcanza valores que se irán elevando progresivamente hasta los 14 TeV. El acelerador necesita un campo magnético muy fuerte para mantener el haz en la trayectoria de 27 km y para este propósito se utiliza la tecnología de imanes superconductores . El diseño del LHC requirió una precisión extraordinaria, tanto que fue necesario tener en cuenta la influencia de la atracción gravitatoria que ejerce la Luna sobre la corteza terrestre y las perturbaciones eléctricas provocadas por el paso de los trenes en la superficie a distancia. de un kilómetro.
LEP
El colisionador Large Electron-Positron (LEP) fue el principal proyecto del CERN desde 1989 hasta 2000 , antecesor del actual LHC. Esta máquina fue capaz de acelerar electrones y positrones hasta 100 GeV .
El objetivo del proyecto LEP, que lo acompañó hasta finales de 1995 , era estudiar el bosón Z 0 producido en las colisiones entre electrones y positrones : posteriormente se fue aumentando gradualmente la energía para estudiar la producción de pares de bosones W + y W. - , y continuar la búsqueda del bosón de Higgs (infructuoso: la energía de la partícula era a posteriori superior al límite máximo del LEP) y de nuevos fenómenos más allá del Modelo Estándar .
Los principales resultados experimentales de LEP fueron:
- demostrar la existencia de solo 3 familias de neutrinos;
- verificar la posible existencia del bosón de Higgs ;
- profundizar en el bosón Z 0 responsable de la interacción débil ;
- medir la masa del bosón W ;
- medir la masa del quark top mediante correcciones radiativas.
El túnel subterráneo de 27 km y aproximadamente 100 m de profundidad que ahora alberga el LHC se construyó para el LEP y en conjunto con el LEP. Como todos los colisionadores, el LEP estaba compuesto por imanes conectados capaces de doblar la trayectoria de las partículas aceleradas, manteniéndolas en "órbita" en el tubo de vacío que las atravesaba en el centro. A intervalos regulares, entre estos imanes conocidos como dipolos , se interponían cavidades de radiofrecuencia que aceleraban las partículas más complejas e imanes necesarios para guiar el haz ( cuadripolos , sextupolos, etc.).
Otros experimentos
- CLOUD ( Cosmics Leaving OUTdoor Droplets ) es un experimento que tiene como objetivo estudiar las relaciones entre los rayos cósmicos galácticos y los aerosoles atmosféricos en condiciones controladas. [3] El experimento comenzó a funcionar en noviembre de 2009 [4] .
- ISOLDE ( Isotope Separator On Line DEvice ) es un laboratorio en el que se producen núcleos atómicos radiactivos de isótopos pesados , enviando protones de alta energía sobre placas fijas de diferentes elementos químicos, para estudiar sus propiedades atómicas y nucleares y posibles desintegraciones exóticas.
- AD ( Antiproton Decelerator ) es un anillo de acumulación que se utiliza para ralentizar los antiprotones , enviados posteriormente a experimentos que estudian la antimateria y, en particular , el antihidrógeno .
- ALPHA [5] Destinado a estudiar las simetrías entre materia y antimateria mediante la explotación de las características espectrales del hidrógeno; en diciembre de 2016 se obtuvo la primera línea espectral de un antiátomo de hidrógeno. [6]
- Experimento AWAKE que investiga la aceleración del plasma wakefield utilizando un conjunto de protones como guía.
Logros científicos
Algunos éxitos importantes en el campo de la física de partículas han sido posibles gracias a los experimentos del CERN:
- El descubrimiento de la corriente neutra débil en 1974 en la cámara de burbujas de Gargamelle .
- El descubrimiento de los bosones W y Z en 1983 en los experimentos UA1 y UA2 del SPS .
- En 1984 , el Premio Nobel de física fue otorgado a Carlo Rubbia y Simon van der Meer por este último descubrimiento.
- En 1992 , el Premio Nobel de física fue otorgado a Georges Charpak "por la invención y el desarrollo de detectores de partículas, en particular, la cámara proporcional de múltiples hilos ".
- En 1995 , la primera creación de átomos de antihidrógeno en el experimento PS210 en el anillo de antiprotones de baja energía .
- En 2012 el descubrimiento de un nuevo bosón compatible con el bosón de Higgs llevó en 2013 a la concesión del Premio Nobel de física a Peter Higgs y François Englert .
CERN y tecnología de la información
La primera computadora llegó al CERN en 1959 , desde entonces los físicos comenzaron a hacer uso de las herramientas informáticas. Comenzó una nueva era de investigación para la física en la que los experimentos produjeron tal cantidad de datos que el procesamiento humano por sí solo era imposible. Los físicos comenzaron a usar computadoras y software a gran escala para filtrar y procesar la montaña de datos en busca de eventos considerados significativos para el resultado de los experimentos.
Posteriormente, se experimentó la conexión de varias computadoras entre sí: fue el turno de la primera red de computadoras . En el CERN nació uno de los centros de cómputo más potentes, dedicado a las cada vez más exigentes solicitudes de nuevos experimentos y la cada vez mayor capacidad de adquisición de datos de los instrumentos conectados a los nuevos aceleradores.
Donde nació la Web
La World Wide Web nació en el CERN en 1989 , a partir de una idea de Tim Berners-Lee y Robert Cailliau . Nació como un proyecto marginal en 1980 llamado INQUIRE basado en el concepto de hipertexto (aunque Berners-Lee todavía ignoraba la palabra hipertexto). Con el objetivo de intercambiar datos de manera eficiente entre quienes trabajan en varios experimentos, se presentó en el CERN en 1989 con el proyecto WorldWideWeb , el primer navegador desarrollado también por Berners-Lee. Además, Tim Berners-Lee desarrolló las infraestructuras que dan servicio a la Web y ese es el primer servidor web (trabajando con lenguaje HTML y protocolo HTTP ).
El 30 de abril de 1993 , el CERN anunció que la World Wide Web sería gratuita para todos. [7] En 1993 la NCSA lanzó el primer navegador gráfico , Mosaic : a partir de ese momento el desarrollo de la www fue imparable.
El 12 de junio de 2019 el CERN anunció el inicio del proyecto MAlt (Microsoft Alternatives project): el desarrollo de un software de código abierto, destinado a sustituir el software de Microsoft. Los objetivos de la iniciativa son: evitar costes que se han vuelto insostenibles, recuperar el control del software básico, evitar la dependencia de un proveedor.
Cultura
Espacios de exposición
A lo largo de los años, el CERN ha creado museos y espacios de exhibición con el objetivo de mostrar a los visitantes los propósitos, experimentos y equipos del centro de investigación. Los espacios expositivos existentes actualmente son el museo Microcosmos y el Globo de la Ciencia y la Innovación .
El Proyecto Science Gateway
En abril de 2019 la directora Fabiola Gianotti , el presidente de FCA John Elkann y el arquitecto Renzo Piano presentaron Science Gateway: un nuevo centro de exposiciones dedicado a la divulgación científica que será inaugurado en 2022. [8]
Un laboratorio de paz
En el CERN, personas de todo el mundo se reúnen, colaboran y debaten. Las personas de países en guerra entre sí, como israelíes y palestinos, pueden trabajar juntas. En este sentido, el CERN es un laboratorio de paz . El arte. 11 de su Convenio establece: << La Organización no se ocupará de trabajos relacionados con solicitudes de carácter militar, y los resultados de su trabajo experimental y teórico se publicarán o se pondrán de otro modo a disposición general. >> [9]
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«CERN fue fundado menos de 10 años después de la construcción de la bomba atómica . Creo que la existencia de la bomba fue de gran importancia para hacer posible el CERN. Europa ha sido escenario de guerras violentas durante más de doscientos años. Ahora, con la fundación del CERN, tenemos algo diferente. Espero que los científicos del CERN recuerden que tienen otros deberes además de continuar la investigación en física de partículas. Representan el resultado de siglos de investigación y estudio para mostrar el poder del espíritu humano, por lo que les hago un llamamiento para que no se consideren técnicos, sino guardianes de esta llama de la unidad europea, para que Europa pueda salvaguardar la paz en el mundo." |
| ( Isidor Isaac Rabi , con motivo del trigésimo aniversario del CERN ( 1984 ) ) |
Estados miembros
Actualmente 23 estados miembros forman parte del CERN.
Los 12 países fundadores del CERN son:
- Bélgica
- Dinamarca
- Francia
- Alemania ( Alemania Occidental en ese momento)
- Grecia
- Italia
- Yugoslavia , que abandonó el CERN en 1961
- Noruega
- Países Bajos
- Reino Unido
- Suecia
- suizo
A estos se añadieron posteriormente:
- Austria en 1959 ,
- España en 1961 , abandonó el CERN en 1969 y volvió a él en 1983
- Portugal en 1985 ,
- Finlandia en 1991 ,
- Polonia en 1991 ,
- Hungría en 1992 ,
- República Checa en 1993 ,
- Eslovaquia en 1993 ,
- Bulgaria en 1999 ,
- Israel en 2013 ,
- Rumania en 2010 ,
- Serbia en 2018 .
Presupuesto 2009
| Estado miembro | Contribución | Millones de francos suizos | millones de euros |
|---|---|---|---|
| Alemania | 19,74% | 218.6 | 144.0 |
| Francia | 15,34% | 168.7 | 111.2 |
| Reino Unido | 14,70% | 161.6 | 106.5 |
| Italia | 11,51% | 156.5 | 93.4 |
| España | 8,52% | 93.7 | 61.8 |
| Países Bajos | 4,79% | 52.7 | 34.7 |
| suizo | 3,01% | 33.1 | 21.8 |
| Polonia | 2,85% | 31.4 | 20.7 |
| Bélgica | 2,77% | 30.4 | 20.1 |
| Suecia | 2,76% | 30.4 | 20.0 |
| Noruega | 2,53% | 27.8 | 18.3 |
| Austria | 2,24% | 24.7 | 16.3 |
| Grecia | 1,96% | 20.5 | 13.5 |
| Dinamarca | 1,76% | 19.4 | 12.8 |
| Finlandia | 1,55% | 17.0 | 11.2 |
| República Checa | 1,15% | 12.7 | 8.4 |
| Portugal | 1,14% | 12.5 | 8.2 |
| Hungría | 0,78% | 8.6 | 5.6 |
| Eslovaquia | 0,54% | 5.9 | 3.9 |
| Bulgaria | 0,22% | 2.4 | 1.6 |
Tipo de cambio: 1 CHF = 0,95 EUR (16/04/2020)
Directores Generales
El mandato de los directores generales tiene una duración general de 5 años a partir del 1 de enero.
| Mandato | Gerentes generales | País |
|---|---|---|
| 1952-1954 | Edoardo Amaldi (secretario general) | Italia |
| 1954-1955 | Félix Bloch | suizo |
| 1955-1960 | Cornelis Bakker | Países Bajos |
| 1960-1961 | John Adams (director interino) | Reino Unido |
| 1961-1965 | Víctor Federico Weisskopf | Austria |
| 1966-1970 | Bernardo Gregorio | Francia |
| 1971-1975 | Willibald Jentschke , John Adams | Austria , Reino Unido |
| 1976-1980 | León van Hove , John Adams | Bélgica , Reino Unido |
| 1981-1988 | Schopper de Herwig | Alemania |
| 1989-1993 | carlo rubbia | Italia |
| 1994-1998 | Cristóbal Llewellyn Smith | Reino Unido |
| 1999-2003 | Luciano Maiani | San Marino |
| 2004-2008 | Roberto Aymar | Francia |
| 2009-2015 | Rolf Dieter Heuer | Alemania |
| 2016-2020 | fabiola gianotti | Italia |
| 2021-2025 | fabiola gianotti | Italia |
Honores
| Premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica (España) | |
| - 29 de mayo de 2013 |
Notas
- ^ Luciano Canepari , Cern , en Il DiPI - Diccionario de pronunciación italiana , Zanichelli, 2009, ISBN 978-88-08-10511-0 .
- ^ CERN anuncia nuevo cronograma de puesta en marcha para el acelerador de partículas más poderoso del mundo. Archivado el 16 de octubre de 2007 en Internet Archive .
- ^ Sitio oficial del experimento CLOUD , en cloud.web.cern.ch . Consultado el 21 de julio de 2015 .
- ^ El experimento CLOUD brinda información sin precedentes sobre la formación de nubes , en press.web.cern.ch , CERN-Comunicado de prensa PR15.11, 25 de agosto de 2011. Consultado el 20 de julio de 2015 .
- ^ Sitio del experimento ALPHA , en alpha.web.cern.ch .
- ^ línea espectral de antimateria , en media.inaf.it .
- ^ Una copia de la primera página web creada por Berners-Lee
- ^ Nace Science Gateway, el nuevo centro de difusión del Cern , en la Repubblica , 8 de abril de 2019. Consultado el 29 de enero de 2020 .
- ^ Pietro Greco, Física para la paz. Entre la ciencia y el compromiso civil , página 72, 2018, Carrocci, Roma, ISBN 978 88 430 8578 1
Otros proyectos
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Enlaces externos
- ( ES ) Sitio oficial , en home.cern .
- CERN (canal), en YouTube .
- ( EN ) CERN , en Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
- ( EN ) Trabajos del CERN , sobre Open Library , Internet Archive .
- ( EN ) Oportunidades de trabajo en el CERN , en jobs.web.cern.ch.