CERN
CERN, som är ett namn för Organisation Européene pour la Recherche Nucléaire, tidigare (1952-54) Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, engelska European Organization for Nuclear Research, är en internationell vetenskaplig organisation som har bildats för att bedriva forskningssamarbete inom högenergipartikelfysik. Organisationen grundades 1954, har sitt huvudkontor nära Genève och verkar uttryckligen för forskning av ”rent vetenskaplig och grundläggande karaktär”. I artikel 2 i CERN-konventionen, som betonar den atmosfär av frihet i vilken CERN etablerades, anges att den ”inte ska ha något att göra med arbete för militära behov och att resultaten av dess experimentella och teoretiska arbete ska publiceras eller på annat sätt göras allmänt tillgängliga”. CERN:s vetenskapliga forskningsanläggningar – som representerar världens största maskiner, partikelacceleratorer, avsedda för att studera universums minsta objekt, subatomära partiklar – lockar tusentals forskare från hela världen. Forskningsresultaten vid CERN, som inkluderar vetenskapliga upptäckter som vunnit Nobelpriset, omfattar även tekniska genombrott som World Wide Web.
© 2007 CERN
Inrättandet av CERN var åtminstone delvis ett försök att återta de europeiska fysiker som av olika anledningar hade invandrat till USA till följd av andra världskriget. Den provisoriska organisationen, som skapades 1952 som Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, hade föreslagits 1950 av den amerikanske fysikern Isidor Isaac Rabi vid Unescos femte generalkonferens. När gruppens stadgar formellt ratificerades 1954 ersatte ordet Organisation Conseil i namnet, även om organisationen fortsatte att vara känd under det tidigare namnets akronym. I slutet av 1900-talet hade CERN ett medlemskap på 20 europeiska stater, utöver flera länder som behöll ”observatörsstatus”.
CERN har de största och mest mångsidiga anläggningarna i sitt slag i världen. Anläggningen omfattar mer än 100 hektar i Schweiz och sedan 1965 mer än 450 hektar i Frankrike. När CERN:s första partikelaccelerator, en synkrocyklotron på 600 mega-elektronvolt (MeV), aktiverades 1957, kunde fysikerna observera (cirka 22 år efter det att denna aktivitet förutspåddes) sönderfallet av en pi-meson, eller pion, till en elektron och en neutrino. Händelsen var avgörande för utvecklingen av teorin om den svaga kraften.
CERN-laboratoriet växte stadigt och aktiverade den partikelaccelerator som kallas proton-synkrotron (PS; 1959), som använde ”stark fokusering” av partikelstrålar för att uppnå en acceleration av protoner på 28 gigaelektronvolt (GeV), Intersecting Storage Rings (ISR; 1971), en revolutionerande konstruktion som möjliggjorde frontala kollisioner mellan två intensiva 32-GeV-protonstrålar för att öka den effektiva energin i partikelacceleratorn, och Super Proton Synchrotron (SPS; 1976), som hade en 7 km (4.35 miles) som kunde accelerera protoner till en toppenergi på 500 GeV. Experiment vid PS 1973 visade för första gången att neutriner kunde interagera med materia utan att förvandlas till myoner. Denna historiska upptäckt, känd som ”neutralströmsinteraktionen”, öppnade dörren till den nya fysik som förkroppsligas i den elektrosvaga teorin, som förenar den svaga kraften med den mer välkända elektromagnetiska kraften.
År 1981 omvandlades SPS till en proton-antiprotonkolliderare baserad på tillägget av en antiprotonackumulatorring (AA-ring), som gjorde det möjligt att ackumulera antiprotoner i koncentrerade strålar. Analysen av proton-antiprotonkollisionsexperiment vid en energi på 270 GeV per stråle ledde 1983 till upptäckten av W- och Z-partiklarna (bärare av den svaga kraften). Fysikern Carlo Rubbia och ingenjören Simon van der Meer vid CERN tilldelades 1984 Nobelpriset i fysik för sitt bidrag till denna upptäckt, som innebar en experimentell verifiering av den elektrosvaga teorin i partikelfysikens standardmodell. 1992 fick Georges Charpak från CERN Nobelpriset i fysik som ett erkännande för hans uppfinning 1968 av multiwire proportionalkammaren, en elektronisk partikeldetektor som revolutionerade högenergifysiken och som har tillämpningar inom medicinsk fysik.
1989 invigde CERN kollideraren LEP (Large Electron-Positron Collider), med en omkrets på nästan 27 km (17 miles), som kunde accelerera både elektroner och positroner till 45 GeV per stråle (ökade till 104 GeV per stråle år 2000). LEP möjliggjorde extremt exakta mätningar av Z-partikeln, vilket ledde till betydande förbättringar av standardmodellen. LEP stängdes år 2000 och ersattes i samma tunnel av Large Hadron Collider (LHC), som är konstruerad för att kollidera protonstrålar med en energi på nästan 7 teraelektronvolt (TeV) per stråle. LHC, som förväntas utvidga räckvidden för experiment inom högenergifysik till en ny energiplatå och därmed avslöja nya, outforskade studieområden, inledde testverksamheten 2008.
Cerns grundande uppdrag, att främja samarbete mellan vetenskapsmän från många olika länder, krävde för att det skulle kunna genomföras en snabb överföring och kommunikation av experimentella data till platser över hela världen. På 1980-talet började Tim Berners-Lee, en engelsk datavetare vid CERN, arbeta på ett hypertextsystem för att länka samman elektroniska dokument och på ett protokoll för att överföra dem mellan datorer. Hans system, som introducerades vid CERN 1990, blev känt som World Wide Web, ett sätt att snabbt och effektivt kommunicera som inte bara förändrade samhället för högenergifysik utan hela världen.