Wrażenia z pobytu w CERN

1. Wrażenia z pobytu w CERN Czym jest CERN ? Czym zajmuje się CERN ? Kompleks akceleratorów Detektory cząstek Osiągnięcia naukowe Program edukacyjny dla nauczycieli „Polscy nauczyciele fizyki w CERN ” Krzysztof Gołębiowski CKU-TODMiDN, ZSIŚ Toruń, 09.04.2008 r.

2. Czym jest CERN ? Laboratorium światowe • CERN zaczął działać w latach pięćdziesiątych XX wieku jako Europejski Ośrodek Badań Jądrowych • Porozumienie dla utworzenia CERN“Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire” zostało podpisane 15 lutego 1952 przez 11 krajów • Trudny do wymówienia w wielu językach akronim nowej nazwy nie przyjął się. W. Heisenberg zaproponował by używać nowej nazwy i starego akronimu. • Stąd oficjalna nazwa: Europejska Organizacja Badań Jądrowych CERN

3. Czym jest CERN ? Europejskie Laboratorium Fizyki Cząstek - nazwa również stosowana, ale nie jest to nazwa oficjalna 29 września 1954 r. ratyfikowana została konwencja o utworzeniu Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych i tę datę przyjmuje się jako oficjalną datę powstania CERN Cele CERN: „Organizacja zapewni współpracę pomiędzy państwami europejskimi w dziedzinie badań jądrowych o charakterze czysto naukowym i podstawowym, a także innych badań związanych z tu wymienionymi. Organizacja powstrzyma się od wszelkich badań o charakterze wojskowym, a wszelkie wyniki prac doświadczalnych i teoretycznych będą publikowane lub ogólnie dostępne w inny sposób” Uroczystość wmurowania kamienia węgielnego Felix Bloch Pierwszy dyrektor CERN

4. Państwa członkowskie w CERN

5. Droga Polski do CERN 1959 r. – profesorowie Andrzej Sołtan Marian Danysz Marian Mięsowicz wystarali się o kilka indywidualnych stypendiów dla młodych fizyków na staże w CERN. Te indywidualne kontakty przekształciły się w intensywną współpracę naukową. 1963 r. – z inicjatywy prof. M. Danysza i dyrektora CERN V. Veisskopfa, Polska, jako jedyny kraj z „bloku wschodniego”, uzyskała status państwa-obserwatora w Radzie CERN (bez prawa głosowania). Próby przyznania Polsce statusu członkowskiego napotkały na opór Związku Radzieckiego. 1991 r. – Polska, jako pierwszy kraj „bloku wschodniego”, zostaje członkiem CERN. Podstawą prawną była umowa podpisana między rządem RP i CERN, ratyfikowana następnie przez Prezydenta RP.

6. Dokument ratyfikacyjny

7. Budżet CERN • Budżet CERN w 2007 – 1026 milionów CHF • Do 1995 roku Polska płaciła symboliczną składkę, która następnie została stopniowo zwiększona do wysokości proporcjonalnej do naszego dochodu narodowego netto.

8. Polska współwłaściciel - CERN ● Łożymy na jego utrzymanie.▪Polska składka: ~2% budżetu (wynika z dochodu narodowego w stosunku do dochodu wszystkich państw członkowskich. ● Mamy przedstawicieli w organie decyzyjnym - Radzie CERN:▪w głosowaniach – głosy wszystkich państw mają tę samą wagę.▫Prof. J.Niewodniczański, PAA – przedstawiciel rządu RP,▫Prof. J.Nassalski, IPJ – przedstawiciel środowiska naukowego. ● Korzystamy urządzeń badawczych wartych miliardy CHF.● Korzystamy ze środków stypendialnych na badania prowadzone przez fizyków, doktorantów i studentów oraz na programy edukacyjne.● Możemy aplikować na stałe pozycje (staff) w CERN.● Polski przemysł może uczestniczyć w przetargach na dostawy urządzeń i usług dla CERN.

9. Czym zajmuje się CERN ? • Badania naukowe. • Nowe technologie. Transfer technologii. • Edukacja. • Rozwój współpracy międzynarodowej.

10. Badania naukowe w CERN • Badania w dziedzinie fizyki cząstek elementarnych i fizyki nuklearnej • Naukowcy w CERN badają z czego zbudowana jest materia i jakie siły ją utrzymują • Badania w dziedzinie fizyki nuklearnej tradycyjnie wzbudzają pytania co do możliwości ich potencjalnego wykorzystania w sektorze militarnym • Konwencja CERN z 1953 stanowi: • "Organizacja utrzymuje współpracę miedzy państwami europejskimi w dziedzinie badan jądrowych o charakterze czysto naukowym i podstawowym oraz w badaniach zasadniczo z nimi stowarzyszonych. Organizacja nie będzie miała żadnego związku z pracami na rzecz sektora militarnego a wyniki jej prac doświadczalnych i teoretycznych będą publikowane lub ogólnie udostępniane w inny sposób”

11. Nowe technologie. Transfer technologii • Badania naukowe w CERN-ie prowadzą do rozwoju techniki. Z CERN-u pochodzą tak różne wynalazki jak: • światowa “pajęczyna” - WWW  Szkic architektury Tim Berners-Lee 1989 Pierwszy „serwer” WWW 1989 - 1991pierwsze prototypy w CERN

12. Edukacja w CERN • CERN odgrywa ważną rolę w zaawansowanej edukacji. • Obszerny wachlarz szkół, praktyk i staży naukowych przyciągado Laboratorium wielu młodych utalentowanych studentów, naukowców i inżynierów. • Wielu z nich robi następnie kariery w przemyśle, gdzie doświadczenie zdobyte w pracy w wielonarodowym środowiskuz wykorzystaniem najnowszej techniki, jest wysoko cenione. • CERN odgrywa też coraz większą rolę w kształceniu nauczycielii popularyzacji nauki, w szczególności w procesie kształcenia przeduniwersyteckiego.

13. Kineskop TVAkcelerator domowy Akcelerator Akceleratorto urządzenie do przyspieszania cząstek, w którym możemy kontrolować parametry wiązki ◉Przyspieszanie odbywa się za pomocą pola elektrycznego ◉ Przyspieszać można tylko cząstki niosące ładunek ◉ Do skupienia cząstek w wiązkę oraz do nadania im pożądanego kierunku używa się odpowiednio ukształtowanego, w niektórych konstrukcjach także zmieniającego się w czasie, pola magnetycznego lub elektrycznego

14. Laboratorium wpisane w pejzaż genewski Kompleks akceleratorów w CERN Zespół akceleratorów w CERN-ie jest największym i jednymz najbardziej uniwersalnych na świecie.W jego skład wchodzą: ◉ akceleratory (przyspieszacze),◉ dezakceleratory (spowalniacze),◉ zderzacze (kolizjonery) cząstek elementarnych. Wykorzystywane są wiązki elektronów, pozytonów, protonów, antyprotonów a także "ciężkich jonów" (jąder atomów takich jak tlen, węgiel, siarka lub ołów).Istnieją dwa główne typy akceleratorów cząstek:◉ liniowe (lub liniaki),◉ kołowe. • Akcelerator liniowy – tylko jedno przejście Akcelerator kołowy – wielokrotne przyspieszanie

15. Akcelerator liniowy(LINAC 2) 1978 „Działo”, które wystrzeliwuje pęczki cząstek o energii kilkuset MeV Kompleks akceleratorów w CERN

16. Synchrotron protonowy(PS) 1959 Synchrotron (PS) przyspiesza elektrony do 28 GeV;dzisiaj działa jako wstępny akcelerator Kompleks akceleratorów w CERN

17. Akcelerator(PSB) BOOSTER 1972 PSP „Booster” - Czteropierścieniowy wstępny akcelerator (800 GeV) Kompleks akceleratorów w CERN

18. LEIR pierścień jonów dla LHC Kompleks akceleratorów w CERN Synchrotron jonówniskoenergetycznych(LEIR) 2005

19. Dezakceleratorantyprotonów(AD) 1999 Dezakcelerator antyprotonów „schładza” wytworzoneantyprotony i umożliwia badania antyprotonów Kompleks akceleratorów w CERN Dezakceleratorantyprotonów(AD) 1999

20. SupersynchrotronProtonowy(SPS) 1976 SPS dostarczał protonów o energiach 450 GeV; był teżwykorzystywany jako zderzacz protonów i antyprotonów Kompleks akceleratorów w CERN

21. Wielki Zderzaczelektronów i pozytonów(LEP) 1989 Duży akcelerator elektronów i pozytonów został zainstalowanyw 27 km pierścieniowym tunelu, 100 m pod powierzchnią ziemi Kompleks akceleratorów w CERN

22. Wielki Zderzacz Hadronów(LHC) 2008 Po zakończeniu programu LEP w 27 km tunelu zainstalowano zderzaczprotonów LHC pozwalający na badania zderzeń przy energiach 14 TeV Kompleks akceleratorów w CERN

23. Detektory cząstek ● Detektory cząstek są elektronicznymi „oczami” fizyków. ● Detektory rejestrują cząstki powstałe w zderzeniach wiązek. ● Współczesne detektory są wielkimi, niezwykle złożonymi i czułymi instrumentami. Wszystkie cztery detektoryLEP-u zostały zbudowanew kształcie gigantycznychcylindrów o rozmiarachmniej więcej trzypiętrowego budynku. Każda warstwa cylindra w detektorze cząstek spełnia ściśle określone zadanie, niektóre rejestrują ślady cząstek, inne mierzą ich energie. Łącząc dane z różnych warstw fizycy uzyskują wiele informacji na temat cząstek powstających w zderzeniach.

24. Detektory cząstek CMSCompact Muon Solenoid,czyli Kompaktowy Solenoid Mionowy, jest detektorem o szerokim zastosowaniu. Jego zadaniem będzie poszukiwanie cząstki Higgsa i innych nowych zjawisk. LHCbdetektor poszukuje kwarkówi antykwarków pięknych, by wyjaśnić dlaczego we Wszechświecie występuje niemal wyłącznie materia, a nie antymateria. Układ detekcyjny znajduje się tylko po jednej stronie punktu zderzenia.

25. Detektory cząstek ATLASw detektorze o szerokim zastoso-waniu wykorzystano unikalne rozwiązanie techniczne, zastępując tradycyjne solenoidy magnesami toroidalnymi. „Wielkie koła” rejestrują najważniejsze w tym eksperymencie cząstki – miony. ALICEdetektor obserwuje zderzenia jonów ołowiu, podczas których podczas których powstaje pierwotna plazma kwarkowo-gluonowa. Będzie badał zderzenia proton-proton uzyskując z nich dane porównawcze do zderzeń jonów ołowiu.

26. Główne osiągnięcia naukowe CERN 1973: Odkrycie prądów neutralnych w komorze “Gargamelle”. 1983: Odkrycie bozonów W i Z w eksperymentach UA1 i UA2. 1995: Pierwsze atomy antymaterii w eksperymencie PS210. 2001: Odkrycie łamania symetrii CP w eksperymencie NA48. George Charpak 1984: Nagroda Noblaw fizyce za odkrycie bozonów W i Z 1992: Nagroda Noblaw fizyce za rozwój detektorów cząstek, szczególnie wielodrutowych komór proporcjonalnych. Carlo Rubbia i Simon van der Meer

27. Szkolenia nauczycieli w CERN Podstawowy program • Wykłady▪ Historia CERN, Fizyka cząstek elementarnych, Kosmologia, Eksperymenty w LHC, Aparatura cząstek, Zastosowanie fizyki cząstek elementarnych w medycynie, GRID •Zwiedzanie Laboratoriów•Zajęcia doświadczalne•Praca w grupach•Możliwość obserwowania naukowców w różnych nieformalnych spotkaniach

28. Szkolenia nauczycieli w CERN Kurs tygodniowy 20-40 uczestników (z jednego kraju)w języku narodowym uczestników Nie ma opłaty za szkolenieopłata za podróż i zakwaterowanie Program: 10-15 kursów w ciągu roku Przy współpracy z nauczycielami i pracownikaminaukowymi z kraju członkowskiego Dofinansowanie: fundusz dokształcania nauczycieliministerstwo, sponsorzy

29. Szkolenia nauczycieli w CERN

30. Szkolenia nauczycieli w CERN 3 dniowy weekendowy program Grupa mniejsza niż 50 uczestnikóww języku angielskim Częściowo finansowany przez CERN (bez podróży) Wykłady:Fizyka cząstek elementarnych i kosmologia,Akceleratory i detektory, Antymateria,zastosowanie cząstek w medycynie. Zwiedzanie:Eksperymenty w LHCFabryka antymaterii

31. Szkolenia nauczycieli w CERN Wyniki, rezultaty • Zainspirowani i zmotywowani •Inspirują i motywują swoich uczniów •Propagują program wśród swoich kolegów •Przekazują informacje wśród szerokiej publiczności •Są ambasadorami nauk przyrodniczych, fizyki, cząstek elementarnych, CERN-u Wspaniały przykład polskich nauczycieliuczestników szkoleń CERN Mick Storr

32. Wrażenia z pobytu w CERN Zwiedzanie tunelu LHC Wrażenia z pobytu w CERN

33. Eksperyment ATLAS (średnica 22 m, długość 46 m) Wrażenia z pobytu w CERN Budynek Zespołu ATLAS Można spojrzeć z góry do tunelu Fragment„Wielkiego Koła” Komory mionowe Cewkitoroidalne

34. MICROCOSM - interaktywna wystawa Wrażenia z pobytu w CERN Fotka z wystawy

35. W sali wykładowej uczestnicy kursu z wykładowcami W sali wykładowej uczestnicy kursu z wykładowcami Wrażenia z pobytu w CERN DrMickStorr Dr inż.AndrzejSiemko Prof. MarekDemianski Dr inż.ZbigniewHajduk Prof. BarbaraBadełek

36. Wrażenia z pobytu w CERN W przygotowaniu prezentacji wykorzystałem fotografie CERN oraz materiały prezentacjiJ. Nassalskiego, Z. HajdukaA. Siemko, M. Stora i S. Wronki + Aneks: Wspomnienia…

37. ANEKS: Wspomnienia z CERN-u Hotel w CERN Festyn, Przed stołówką Nie tylko praca – biegi zespołowe Eksponaty muzealne

38. Wycieczka do Chamonix i pod Mont Blanc ANEKS: Wspomnienia z CERN-u Chamonix Widok miasta z kolejki 3842 m n.p.m. Przesiadka między kolejkami

39. Wspomnienia z CERN-u Zwiedzanie Genewy – zgodnie z planem Micka Storra

40. Wycieczka do Annecy ANEKS: Wspomnienia z CERN-u

41. Wrażenia z pobytu w CERN W przygotowaniu prezentacji wykorzystałem fotografie CERN oraz materiały prezentacjiJ. Nassalskiego, Z. HajdukaA. Siemko, M. Stora i S. Wronki Dziękuję za uwagę