CERN

CERN, nazwa własna Organisation Européene pour la Recherche Nucléaire, dawniej (1952-54) Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, z angielskiego European Organization for Nuclear Research, międzynarodowa organizacja naukowa założona w celu prowadzenia wspólnych badań w zakresie fizyki cząstek wysokoenergetycznych. Założona w 1954 r. organizacja ma swoją siedzibę w pobliżu Genewy i działa wyłącznie na rzecz badań o „czysto naukowym i podstawowym charakterze”. Artykuł 2 Konwencji CERN, podkreślając atmosferę wolności, w której CERN został utworzony, stanowi, że „nie będzie on zajmował się pracami na potrzeby wojskowe, a wyniki jego prac eksperymentalnych i teoretycznych będą publikowane lub w inny sposób powszechnie udostępniane”. Obiekty naukowo-badawcze CERN-u – reprezentujące największe na świecie maszyny, akceleratory cząstek, przeznaczone do badania najmniejszych obiektów wszechświata, cząstek subatomowych – przyciągają tysiące naukowców z całego świata. Osiągnięcia badawcze w CERN, wśród których są odkrycia naukowe nagrodzone Nagrodą Nobla, obejmują również przełomowe osiągnięcia technologiczne, takie jak World Wide Web.

Powstanie CERN było przynajmniej po części próbą odzyskania europejskich fizyków, którzy w wyniku II wojny światowej wyemigrowali z różnych powodów do Stanów Zjednoczonych. Tymczasowa organizacja, która powstała w 1952 r. jako Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, została zaproponowana w 1950 r. przez amerykańskiego fizyka Isidora Isaaca Rabiego na piątej Konferencji Generalnej UNESCO. Po formalnej ratyfikacji statutu grupy w 1954 r. słowo Organisation zastąpiło w jej nazwie Conseil, choć organizacja nadal była znana pod akronimem wcześniejszej nazwy. Do końca XX wieku CERN liczył 20 państw europejskich oraz kilka krajów, które zachowały status „obserwatora”.

CERN posiada największy i najbardziej wszechstronny obiekt tego typu na świecie. Obejmują one ponad 100 hektarów (250 akrów) w Szwajcarii, a od 1965 roku ponad 450 hektarów (1 125 akrów) we Francji. Uruchomienie w 1957 r. pierwszego akceleratora cząstek w CERN-ie, synchrocyklotronu o mocy 600 megaelektronowoltów (MeV), umożliwiło fizykom zaobserwowanie (około 22 lata po przewidywanej aktywności) rozpadu pi-mesonu, czyli piona, na elektron i neutrino. Wydarzenie to miało zasadnicze znaczenie dla rozwoju teorii sił słabych.

Laboratorium CERN-u stale się rozwijało, uruchamiając akcelerator cząstek znany jako synchrotron protonowy (PS; 1959), w którym zastosowano „silne ogniskowanie” wiązek cząstek w celu osiągnięcia przyspieszenia protonów o 28 gigaelektronowoltów (GeV); przecinające się pierścienie magazynujące (ISR; 1971), rewolucyjna konstrukcja umożliwiająca zderzenia czołowe dwóch intensywnych wiązek protonów o energii 32 GeV w celu zwiększenia efektywnej energii dostępnej w akceleratorze cząstek; oraz Super Proton Synchrotron (SPS; 1976), który posiadał pierścień o obwodzie 7 km (4.Super Synchrotron Protonów (SPS; 1976), który posiadał pierścień o obwodzie 7 km (4,35 mili) zdolny do przyspieszania protonów do energii szczytowej 500 GeV. Eksperymenty w SPS w 1973 r. po raz pierwszy wykazały, że neutrina mogą oddziaływać z materią, nie zmieniając się w miony; to historyczne odkrycie, znane jako „oddziaływanie prądu neutralnego”, otworzyło drzwi do nowej fizyki zawartej w teorii elektrosłabej, łączącej siłę słabą z bardziej znaną siłą elektromagnetyczną.

W 1981 roku SPS został przekształcony w zderzacz proton-antyproton w oparciu o dodanie pierścienia akumulatora antyprotonów (AA), który umożliwił akumulację antyprotonów w skoncentrowanych wiązkach. Analiza eksperymentów zderzeń proton-antyproton przy energii 270 GeV na wiązkę doprowadziła do odkrycia w 1983 r. cząstek W i Z (nośników siły słabej). Fizyk Carlo Rubbia i inżynier Simon van der Meer z CERN otrzymali w 1984 r. Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w uznaniu ich wkładu w to odkrycie, które umożliwiło eksperymentalną weryfikację teorii elektrosłabej w Modelu Standardowym fizyki cząstek elementarnych. W 1992 r. Georges Charpak z CERN otrzymał Nagrodę Nobla z fizyki w uznaniu za wynalezienie w 1968 r. wieloprzewodowej komory proporcjonalnej, elektronicznego detektora cząstek, który zrewolucjonizował fizykę wysokich energii i ma zastosowanie w fizyce medycznej.

W 1989 r. CERN uruchomił Wielki Zderzacz Elektronowo-Pozytonowy (LEP) o obwodzie prawie 27 km (17 mil), który był w stanie przyspieszyć elektrony i pozytony do 45 GeV na wiązkę (do 2000 r. wartość ta została zwiększona do 104 GeV na wiązkę). LEP umożliwił niezwykle precyzyjne pomiary cząstki Z, co doprowadziło do znacznego udoskonalenia Modelu Standardowego. LEP został zamknięty w 2000 r. i zastąpiony w tym samym tunelu przez Wielki Zderzacz Hadronów (LHC), zaprojektowany do zderzania wiązek protonów o energii prawie 7 teraelektronowoltów (TeV) na wiązkę. LHC, który ma rozszerzyć zasięg eksperymentów fizyki wysokich energii na nowe płaskowyże energetyczne, a tym samym odkryć nowe, niezbadane obszary badań, rozpoczął działalność testową w 2008 r.

Misja założycielska CERN-u, polegająca na promowaniu współpracy między naukowcami z wielu różnych krajów, wymagała do jej realizacji szybkiego przekazywania i komunikowania danych eksperymentalnych do ośrodków na całym świecie. W latach 80. Tim Berners-Lee, angielski informatyk pracujący w CERN, rozpoczął prace nad hipertekstowym systemem łączenia dokumentów elektronicznych oraz nad protokołem ich przesyłania między komputerami. Jego system, wprowadzony do CERN-u w 1990 roku, stał się znany jako World Wide Web, środek szybkiej i efektywnej komunikacji, który zmienił nie tylko społeczność fizyków wysokich energii, ale i cały świat.