CERN

CERN, bijnaam van Organisation Européene pour la Recherche Nucléaire, voorheen (1952-54) Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, Engels Europese Organisatie voor Nucleair Onderzoek, internationale wetenschappelijke organisatie opgericht met het doel gezamenlijk onderzoek te verrichten op het gebied van de hoge-energie deeltjesfysica. De organisatie, die in 1954 is opgericht, heeft haar hoofdkwartier in de buurt van Genève en houdt zich uitdrukkelijk bezig met onderzoek met een “zuiver wetenschappelijk en fundamenteel karakter”. Artikel 2 van de CERN-overeenkomst, waarin de sfeer van vrijheid wordt benadrukt waarin de CERN is opgericht, bepaalt dat de organisatie “zich niet zal bezighouden met werk voor militaire doeleinden en dat de resultaten van haar experimentele en theoretische werk zullen worden gepubliceerd of anderszins algemeen beschikbaar gesteld”. De faciliteiten voor wetenschappelijk onderzoek van de CERN – ’s werelds grootste machines, deeltjesversnellers, gewijd aan het bestuderen van de kleinste objecten van het universum, de subatomaire deeltjes – trekken duizenden wetenschappers van over de hele wereld aan. Onderzoeksresultaten bij CERN, waaronder Nobelprijswinnende wetenschappelijke ontdekkingen, omvatten ook technologische doorbraken zoals het World Wide Web.

De oprichting van CERN was in ieder geval gedeeltelijk een poging om de Europese natuurkundigen terug te winnen die als gevolg van de Tweede Wereldoorlog om uiteenlopende redenen naar de Verenigde Staten waren geëmigreerd. De voorlopige organisatie, die in 1952 werd opgericht als de Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, was in 1950 voorgesteld door de Amerikaanse natuurkundige Isidor Isaac Rabi op de vijfde Algemene Conferentie van de UNESCO. Bij de formele bekrachtiging van de statuten van de groep in 1954 werd de naam Conseil vervangen door Organisatie, hoewel de organisatie bekend bleef onder het acroniem van de vroegere naam. Tegen het einde van de 20e eeuw waren 20 Europese landen lid van CERN, naast een aantal landen die de status van “waarnemer” behielden.

CERN heeft de grootste en meest veelzijdige faciliteiten van zijn soort ter wereld. Het terrein beslaat meer dan 100 hectare in Zwitserland en, sinds 1965, meer dan 450 hectare in Frankrijk. De activering in 1957 van CERN’s eerste deeltjesversneller, een 600-mega-elektronvolt (MeV) synchrocyclotron, stelde natuurkundigen in staat (zo’n 22 jaar na de voorspelling van deze activiteit) het verval waar te nemen van een pi-meson, of pion, in een elektron en een neutrino. Deze gebeurtenis was van groot belang voor de ontwikkeling van de theorie van de zwakke kracht.

Het CERN-laboratorium groeide gestaag, met de activering van de deeltjesversneller bekend als de Proton Synchrotron (PS; 1959), die gebruik maakte van “sterke focussering” van deeltjesbundels om een 28-giga elektron volt (GeV) versnelling van protonen te bereiken; de Intersecting Storage Rings (ISR; 1971), een revolutionair ontwerp dat frontale botsingen tussen twee intense 32-GeV-protonbundels mogelijk maakte om de in de deeltjesversneller beschikbare effectieve energie te verhogen; en de Super Proton Synchrotron (SPS; 1976), die een 7 km (4.ring met een omtrek van 7 km (4,35 mijl) die protonen kan versnellen tot een piekenergie van 500 GeV. Experimenten in de PS toonden in 1973 voor het eerst aan dat neutrino’s met materie konden interageren zonder in muonen te veranderen; deze historische ontdekking, die bekend staat als de “neutrale stroominteractie”, opende de deur naar de nieuwe fysica in de elektrozwakke theorie, die de zwakke kracht verenigt met de meer bekende elektromagnetische kracht.

In 1981 werd de SPS omgebouwd tot een proton-antiproton-collider op basis van de toevoeging van een Antiproton Accumulator (AA) ring, die de accumulatie van antiprotonen in geconcentreerde bundels mogelijk maakte. Analyse van proton-antiprotonbotsingsexperimenten bij een energie van 270 GeV per bundel leidde tot de ontdekking van de W- en Z-deeltjes (dragers van de zwakke kracht) in 1983. Natuurkundige Carlo Rubbia en ingenieur Simon van der Meer van CERN ontvingen de Nobelprijs voor natuurkunde in 1984 als erkenning voor hun bijdrage aan deze ontdekking, die een experimentele verificatie opleverde van de elektrozwakke theorie in het Standaardmodel van de deeltjesfysica. In 1992 ontving Georges Charpak van CERN de Nobelprijs voor natuurkunde als erkenning voor zijn uitvinding in 1968 van de multiwire proportionele kamer, een elektronische deeltjesdetector die een revolutie teweegbracht in de hoge-energiefysica en toepassingen heeft in de medische fysica.

In 1989 nam CERN de Large Electron-Positron (LEP) collider in gebruik, met een omtrek van bijna 27 km (17 mijl), die zowel elektronen als positronen kon versnellen tot 45 GeV per bundel (tegen 2000 verhoogd tot 104 GeV per bundel). LEP maakte uiterst nauwkeurige metingen van het Z-deeltje mogelijk, wat leidde tot aanzienlijke verfijningen van het Standaardmodel. LEP werd in 2000 gesloten en in dezelfde tunnel vervangen door de Large Hadron Collider (LHC), die is ontworpen om protonbundels te laten botsen met een energie van bijna 7 teraelectronvolt (TeV) per bundel. De LHC, waarvan wordt verwacht dat hij de reikwijdte van experimenten met hoge-energiefysica uitbreidt tot een nieuw energieplateau en zo nieuwe, nog niet in kaart gebrachte studiegebieden aan het licht brengt, is in 2008 begonnen met testoperaties.

De oprichtingsmissie van CERN, het bevorderen van samenwerking tussen wetenschappers uit veel verschillende landen, vereiste voor de uitvoering ervan de snelle overdracht en communicatie van experimentele gegevens naar locaties over de hele wereld. In de jaren tachtig begon Tim Berners-Lee, een Engelse computerwetenschapper bij CERN, te werken aan een hypertekstsysteem om elektronische documenten aan elkaar te koppelen en aan het protocol om ze tussen computers over te dragen. Zijn systeem, dat in 1990 bij CERN werd geïntroduceerd, werd bekend als het World Wide Web, een middel voor snelle en efficiënte communicatie dat niet alleen de gemeenschap van hoge-energiefysici, maar de hele wereld veranderde.