ЦЕРН

ЦЕРН (фр. Цонсеил Еуропéен поур ла Рецхерцхе Нуцлéаире аб) је институт у Швицарској у којему неколико држава кооперирају у истраживању физике атома.

Оснивачи ЦЕРН-а:  Белгија  Данска  Њемачка (ондашња Западна Њемачка)  Француска  Грчка  Италија  Норвешка  Шведска  Швицарска  Низоземска  Уједињено Краљевство  СФР Југославија

Нове чланице и земље које су напустиле ЦЕРН:  Аустрија – прикључила се 1959.  СФР Југославија – напустила 1961.  Шпанија – прикључила се 1961., напустила 1969., опет се прикључила 1983.  Португал – прикључила се 1985.  Финска – прикључила се 1991.  Пољска – прикључила се 1991.  Мађарска – прикључила се 1992.  Чешка – прикључила се 1993.  Словачка – прикључила се 1993.  Бугарска – прикључила се 1999.

Тренутно 20 земаља има статус члана у ЦЕРН-у. Још осам нација и међународних организација има статус посматрача: Европска комисија  Индија  Израел  Јапан  Русија  Турска УНЕСЦО  Сједињене Америчке Државе

ЦЕРН је 1954. године основало Европско вијеће за нуклеарна истраживања (Цонсеил Еуропéен поур ла Рецхерцхе Нуцлéаире – ЦЕРН), а налази се на француско-швицарској граници, западно од Женеве. Чланови ЦЕРН-а су 21 држава. Укупни број физичара везаних уз овај пројект је око 10 000. У ЦЕРН-у је запослено око 2 500 људи, а око 800 знанственика из 580 институција користи се његовим капацитетима за своја истраживања. ЦЕРН-ом управља 20 земаља чланица Европске уније. С додатних 38 земаља, међу којима је и Хрватска, ЦЕРН сурађује на темељу уговора о сурадњи. Буџет ЦЕРНа у 2008. години износио је око 1,1 милијарду швицарских франака. Европски лабораториј за физику честица или ЦЕРН највећи је истраживачки лабораториј на свијету.

Хрватска је успоставила односе с ЦЕРН-ом убрзо након што је стекла независност. До 1997. хрватски физичари радили су углавном у СПС пограму тешких иона, у НА49 експерименту и у припремама за програм АЛИЦЕ.

Контакти с хрватским властима и везе с појединачним знанственим установама обновљене су 1998., а знанствено-истраживачке скупине из Сплита и Загреба придружиле су се програмима АЛИЦЕ и ЦМС заједно уз ангажман хрватске индустрије, придоносећи изградњи дијелова обају детектора. Уз Институт Руђер Бошковић који је преузео улогу координацијског тијела, постоји и врло активна и снажна скупина физичара у Сплиту. Скупина знанственика из Института Руђер Бошковић сурађује с ЦЕРН-ом и у експериментима ОПЕРА и ЦАСТ.

У протеклих 15 година, у склопу ових активности, знанственици из Хрватске објавили су у сурадњи са својим колегама више од 300 знанствених радова, израдили 10 докторских и магистарских радова, одржали више од 100 предавања и осигурали Кончару и Микротренду уговоре за испоруку опреме за уградњу у детекторе ЦМС и АЛИЦЕ. Министарство је суфинанцирало радове Кончара на пројекту ЦМС, а Кончар је за квалитетно обављен посао примио од ЦЕРН-а награду за квалитету (Тхе ЦМС Голд Аwард оф тхе Yеар 2006). Министарство на годишњој разини финанцира посјет студената завршне године Природословно-математичког факултета ЦЕРН-у (25 студената), те финанцира четири путне стипендије за посјет Љетној школи ЦЕРН-а.

Главни чланак: Експеримент ОПЕРА

Експеримент ОПЕРА, у којем судјелују и хрватски знанственици с Института Руђер Бошковић, по први пут је открио прелазак једне елементарне честице - мионског неутрина у другу - тау неутрино, што је за физику елементарних честица важно и дуго најављивано откриће.^[1]

Најважнији пројект ЦЕРНа је ЛХЦ (Велики хадронски сударач, енг. Ларге Хадрон Цоллидер) који је почео с радом у коловозу 2008. године. Велики хадронски сударач је акцелераторско постројење смјештено у Европском центру за нуклеарна истраживања (ЦЕРН) у Женеви. Састоји се од подземног прстена опсега 26 659 метара смјештеног на дубини између 75 и 150 метара и акцелераторских структура које убрзавају честице тијеком њиховог кружења кроз цијев. За усмјеравање снопа честица кроз цијеви акцелератора користе се тисуће магнета различитих карактеристика и величине. Снопови честица воде се кроз цијеви акцелераторског прстена помоћу јаког магнетског поља, које се постиже употребом суправодљивих електромагнета. Суправодљиви магнети састављени су од посебних водича охлађених помоћу текућег хелија на -271 ºЦ, да би се постигло стање суправодљивости. У том стању електрична струја тече кроз водиче без отпора и губитака енергије што омогућава стварање изнимно јаких магнетских поља.

Дуж прстена акцелератора, на мјестима гдје се снопови сударају, смјештени су детектори честица који прикупљају информације о честицама насталим у сударима и увјетима који су тада владали. Након више од десет година изградње и утрошених више милијарди еура, Велики хадронски сударач пуштен је у погон 10. рујна 2008.

Око акцелераторског прстена у четири велике шупљине на мјестима пресјецања снопова протона постављено је укупно шест детектора елементарних честица који ће прикупљати податке о увјетима који владају у тренутку судара, о честицама које притом настају и о њиховим карактеристикама. У свих шест детектора уграђено је око 150 милијуна сензора који ће прикупљати податке око 40 милијуна пута у секунди. Ток сирових података из четири детектора износит ће укупно око 700 МБ/с.

Намјена великих детектора изграђених око акцелераторског прстена је идентифицирање секундарних честица које настају у сударима и мјерење њиховог положаја у простору, набоја, брзине, масе и енергије. Да би то могли, детектори се састоје од много слојева “поддетектора” који имају специфичне улоге у реконструкцији судара. Поврх свега налази се магнет чија је улога раздвајање честица према електричном набоју и омогућавање мјерења момента. Постоје двије важне категорије поддетектора:

• Уређаји за прећење путање прате кретање честица према трагу који остављају ионизирањем медија кроз који се крећу. У магнетском пољу трагови се могу користити за мјерење закривљености путање честице, а према томе и њеног момента. На темељу тих података могуће је идентифицирати честицу.
• Калориметри су уређаји који мјере енергију честица тако што их заустављају и мјере количину ослобођене енергије. Постоје двије главне врсте калориметара: електромагнетски и хадронски. За њихову изградњу користе се различити материјали, овисно о врсти честица којој су намијењени. Електромагнетски калориметри у потпуности заустављају електроне и фотоне који ступају у електромагнетску интеракцију. Честице које ступају у јаку интеракцију (хадрони) могу почети губити енергију у електростатичком калориметру, али ће тек у хадронском калориметру бити потпуно заустављене. Неке честице, попут миона и неутрина, уопће неће бити детектиране ни једном врстом калориметара. Калориметри су главни инструмент за за идентифицирање неутралних честица као што су фотони и неутрони. Иако су невидљиве у уређајима за праћење путања, откривају се по енергији коју предају калориметру.

Снопови протона у ЛХЦ-у сударат ће се на четири мјеста на којима ће бити постављено укупно шест детектора: АЛИЦЕ, АТЛАС, ЦМС, ЛХЦб, ЛХЦф и ТОТЕМ.^[2]

АЛИЦЕ (енгл. А Ларге Ион Цоллидер Еxперимент) је детектор специјализиран за анализирање судара иона олова. Помоћу њега ће се проучавати својства кварк-глуонске плазме, стања твари у којем кваркови и глуони, у увјетима високе температуре, више нису ограничени унутар хадрона. Такво стање твари вјеројатно је постојало непосредно након Великог праска, прије него што су формиране честице попут протона и неутрона. Детектор је дугачак 26 метара, висок 16 метара и широк 16 метара, а тежак је 10 000 тона.

АТЛАС (енгл. А Тороидал ЛХЦ Аппаратус) је опћенамјенски детектор поројектиран за најшири могући опсег физичких истраживања – од Хиггсових бозона до суперсиметрије и додатних димензија. Састоји се од соленоида суперпроводног магнета дугачких 25 метара и распоређених тако да формирају ваљак око цијеви са снопом честица која пролази кроз средиште детектора. АТЛАС је детектор највећег обујма икада конструиран. Дугачак је 46 метара, висок 25 метара и широк 25 метара. Тежак је 7 000 тона.

Главни чланак: Компактни мионски соленоид

Компактни мионски соленоид или ЦМС (енгл. Цомпацт Муон Соленоид) је такођер вишенамјенски детектор са истом намјеном као и АТЛАС, али су у његовој конструкцији примијењена другачија техничка рјешења. Изграђен је око огромне суправодљиве завојнице. Има облик цилиндричног намотаја суперпроводног кабела који генерира магнетно поље снаге 4 Т, што је око 100 000 пута јаче од магнетног поља Земље. Детектор је дугачак 21 метар, висок 15 метара и широк 15 метара. Тежак је 12.500 тона.^[3]

ЛХЦб (енгл. ЛХЦ-беаутy) је детектор специјализиран за истраживање асиметрије између материје и антиматерије која је пристутна у интеракцијама Б-честица (честица чији су конституенти б кваркови). Разумијевање ове асиметрије кључно је у истраживању материје и антиматерије у свемиру. Детектор је тежак 5 600 тона, дугачак је 21 метар, висок 10 метара и широк 13 метара.

ЛХЦф (енгл. Ларге Хадрон Цоллидер форwард) је мали експеримент који ће мјерити честице настале врло близу смјера снопова у сударима протон - протон. Његова примарна сврха је тестирање модела кориштених за процјену примарне енергије ултра јаког козмичког зрачења. Његови детектори бит ће удаљени 140 метара од мјеста судара унутар детектора АТЛАС. ЛХЦф детектор се састоји од два дијела дугачка 30 цм, висока 10 цм и широка 10 цм. Сваки дио детектора тежак је 40 кг.

ТОТЕМ (енгл. Тотал Цросс Сецтион, Еластиц Сцаттеринг анд Диффрацтион Диссоциатион) ће мјерити ефективну величину или пресјек протона у ЛХЦ-у. ТОТЕМ мора бити у могућности детектирати честице настале врло близу главних снопова протона. Састоји се од детектора смјештених у посебно дизајнираним вакумским коморама – “римским лонцима” – повезаним са главним цијевима акцелератора. Осам лонаца бит ће распоређено у паровима на четири мјеста у близини точке судара детектора ЦМС. ТОТЕМ је дугачак 440 метара, висок пет метара, широк пет метара и тежак 20 тона.

Ток сирових података из детектора Великог хадронског сударача износ огромних 700 МБ/с. Та количина података прикупља се помоћу више од 150 милијуна сензора распоређених у свих шест експеримената. Из укупних сирових података издвајају се “занимљиви догађаји” па се ток података смањује на само 300 МБ/с. ЛХЦ ће укупно годишње стварати око 15 петабајта података, којима ће приступати и обрађивати их тисуће знанственика широм свијета.

Подаци прикупљени у експериментима распоредит ће се установама и појединцима преко четверослојног модела. Подаци ће се првенствено похрањивати на врпцама у податковном центру смјештеном у самом ЦЕРН-у. Ова рачунала чине нулти слој дистрибуираног сустава. Након иницијалне обраде подаци ће се поновно распоредити у низ центара првог слоја – велике рачуналне центре са довољним капацитетом за похрану који ће непрекидно стајати на рапослагању средишњем податковном центру.

Центри из првог слоја стављаће податке на располагање центрима другог слоја – колаборацијским рачуналним центрима који су у могућности чувати довољно података и располажу довољном процесорском снагом за извођење специфичних аналитичких послова. Појединачни знанственици приступат ће тим центрима преко рачуналних ресурса трећег слоја. Они се могу састојати од локалних кластера на факултетима или чак појединачних ПЦ рачунала.

Непознати британски физичар Тим Бернерс-Лее, запослен у ЦЕРН-у, на Божић је 1990., заједно с белгијским колегом Робертом Цаиллиауом, први пут успјешно успоставио комуникацију између ХТТП клијента и сервера, и то путем интернета.

До краја 1980-тих у свијету је развијен низ мрежа, интернет се проширио по свим континентима, навелико га је користила знанствена заједница, а већ га је итекако озбиљно почела користити и пословна заједница. Непознатом британском физичару Тимотхy Бернерс-Лееу, запосленом у ЦЕРН-у, пало је на памет да на интернету користи хипертекст, односно да хипертекст повеже с већ постојећим, раширеним и прихваћеним ТЦП/ИП протоколима и развијеним ДНС-ом. Била је то идеја иза које се скривао Wорлд Wиде Wеб. Сљедеће године, 25. просинца 1990., Бернерс-Лее је заједно с белгијским колегом Робертом Цаиллиауом први пут успјешно спојио, а то значи успоставио комуникацију између ХТТП (енгл. Хyпертеxт Трансфер Протоцол) клијента и сервера и то путем интернета. Остало је хисторија, звана Wорлд Wиде Wеб, а у тој хисторији неизоставан датум је 6. 8. 1991., кад је покренута прва wеб страница.^[4]

• (en) Wеб страница сједишта ЦЕРН-а
• (sh) О ЦЕРН-у на страницама МЗОШ-а Архивирано 2007-06-09 на Wаyбацк Мацхине-у