Un lavoratore del CERN passa davanti a una rappresentazione dipinta dell'esperimento ATLAS dell'LHC il 13 dicembre. 2011, a Ginevra, Svizzera. Harold Cunningham/Getty Images Se Albert Einstein fosse vivo il 4 luglio, 2012, Mi piace pensare che avrebbe sorriso quando i ricercatori hanno annunciato estaticamente di aver trovato quello che credevano fosse il bosone di Higgs .
Più di 40 anni prima, Il fisico teorico britannico Peter Higgs e i suoi colleghi avevano proposto che questa particolare particella elementare e il suo campo associato fossero le ragioni per cui la materia ha massa. Quando gli scienziati hanno confermato la teoria di Higgs nel 21° secolo, ha aperto una finestra su come funziona l'universo, cui Einstein e molti altri hanno dedicato la loro vita allo studio.
La scoperta ha rappresentato un trionfo della scienza. Ancora, i ricercatori hanno fatto la scoperta non guardando attraverso un telescopio, analizzare i dati raccolti da un'astronave o persino eseguire uno dei famosi esperimenti mentali di Einstein. Hanno scoperto Higgs attraverso decenni di minuziose ricerche sui collisori in tutto il mondo, in particolare il CERN di Ginevra, Svizzera. Il CERN sta per Conseil Europeen pour la Recherche Nucléaire (o il Centro europeo per la ricerca nucleare).
La loro ricerca è stata scrupolosa perché la vita del bosone di Higgs è infinitamente breve. Si rompe in particelle più piccole in tanto meno tempo di quello necessario per lampeggiare. Gli scienziati dovevano essere all'erta per rilevare l'Higgs. Attraverso tentativi ed errori, euforia e disperazione, gli scienziati del CERN hanno speso $ 10 miliardi nel corso dei decenni per inseguire la particella sfuggente [fonte:Overbye].
La scoperta ha messo il CERN in prima pagina. Ancora, la maggior parte delle persone non ha ancora idea di cosa facciano effettivamente gli scienziati del CERN. Possiamo aiutare in questo.
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Il CERN esiste dagli anni '50. Ricordiamo che alla fine della seconda guerra mondiale, L'Europa era un disastro e la sua comunità scientifica un macello. Scienziati negli Stati Uniti, che includeva molti colti dall'Europa, aveva preso l'iniziativa in fisica. Nel 1949, Il fisico quantistico francese Louis de Broglie ha proposto che l'Europa cerchi di riconquistare la sua gloria scientifica creando un laboratorio multinazionale di fisica atomica.
Pochi anni dopo, Il CERN è nato e costruito appena fuori Ginevra. I 12 stati fondatori includevano il Belgio, Danimarca, Francia, Germania dell'Ovest, Grecia, Italia, Paesi Bassi, Norvegia, Svezia, Svizzera, Regno Unito e Jugoslavia. A partire da gennaio 2014, 21 paesi, compreso Israele, Polonia e Finlandia, sono membri del CERN, e ognuno ottiene due posti nel consiglio del CERN, l'organo decisionale, ma un solo voto su tali decisioni. Direttore Generale del CERN, Rolf Heuer nel 2014, funziona essenzialmente come leader.
Gli Stati Uniti non sono membri ma an stato osservatore , questo è, uno che può partecipare alle riunioni e ottenere informazioni ma non votare su questioni del CERN [fonte:CERN]. (Parlando degli Stati Uniti, ha contribuito con $ 531 milioni per la costruzione di diversi componenti di LHC.)
Il compito del CERN era scoprire come funzionava l'universo. Nessun grosso problema, Giusto? Gli scienziati hanno deciso che il modo migliore per portare a termine questo compito monumentale era costruire macchine giganti che sbattessero le particelle subatomiche l'una nell'altra. La speranza era che questi cosiddetti distruttori di atomi dessero ai ricercatori uno sguardo indietro nel tempo subito dopo la nascita dell'universo. Di conseguenza, Il CERN ha iniziato a costruire il suo primo acceleratore nel 1957, il Sincrociclotrone, che si è schiantato e si è fatto strada verso 33 anni di servizio. Il CERN ora gestisce diversi acceleratori e un deceleratore in un complesso di edifici a cavallo del confine svizzero e francese. Il costo degli esperimenti è ripartito tra gli stati membri [fonti:Exploratorium, CERN].
Entro il 2014, 2, 400 dipendenti a tempo pieno e 1, 500 part-time, lavoravano al CERN, mentre più di 600 istituti e università sono stati autorizzati a utilizzare le sue strutture per iniziare a svelare una varietà di misteri, come l'antimateria, buchi neri, e gli eventi che si sono verificati una frazione di secondo dopo il Big Bang. Inoltre, 10, 000 scienziati provenienti da 113 paesi — metà di tutti i fisici delle particelle del pianeta — si fermano ogni anno al CERN per la ricerca. E non sono nemmeno solo gli scienziati. Le persone lavorano in una varietà di posti di lavoro tra cui ingegneri, fisici sperimentali e persino contabili. Gli scienziati degli Stati membri ottengono per primi una posizione, sebbene gli scienziati senior di altri paesi siano sempre considerati [fonti:Exploratorium, CERN].
Collegare il mondoNel 1989, Tim Berners Lee, uno scienziato britannico, ha contribuito a inventare il World Wide Web sviluppando il protocollo di trasferimento ipertestuale, o http. Berners-Lee desiderava creare una rete di computer interattivi in modo che gli scienziati di tutto il mondo potessero condividere i dati [fonte:CERN].
Vuoi premere quei pulsanti tanto quanto noi? © Denis Balibouse/Reuters/Corbis Al centro del CERN c'è l'acceleratore di particelle più grande e potente del mondo, un distruttore di atomi chiamato Large Hadron Collider (LHC). (È così grande che ha il suo articolo.) LHC è costituito da un anello di 27 chilometri (27 miglia) di magneti superconduttori e una serie di acceleratori che sparano particelle ad alta energia attraverso l'apparato come un proiettile attraverso una pistola . Situato a 328 piedi (100 metri) sotto terra, il collisore fa esplodere un raggio di protoni in una direzione, mentre un altro raggio viaggia nella direzione opposta.
Kaboom ! Kablam ! Splat !
Usa qualsiasi esclamazione tu voglia. Alla massima velocità, le particelle si schiantano su ognuna al 99,9999991 percento della velocità della luce [fonte:CERN]. Ogni volta che i protoni si scontrano l'uno con l'altro, crea uno spruzzo complesso di altre particelle. Molte di queste particelle durano meno di un secondo, ma lasciano una scia di briciole di pane subatomiche che gli scienziati possono seguire. Per seguire quel sentiero, gli scienziati si affidano a due rivelatori altamente complessi, che permettono loro di vedere i mattoni elementari del nostro universo.
Uno di questi rilevatori è ATLAS. La macchina, che è lungo circa 148 piedi (45 metri) e alto 82 piedi (25 metri), aiutato a trovare il bosone di Higgs. ATLAS è grande la metà di Notre Dame (la cattedrale, non l'università) e pesa quanto la Torre Eiffel (quella di Parigi, non Las Vegas). Gli scienziati del CERN utilizzano ATLAS e gli altri rilevatori (ALICE, CMS, LHCb, LHCf) per studiare cose di cui si legge solo nei libri di fantascienza, ad esempio se esistono altre dimensioni; che tipo di forza unificante potrebbe esserci nell'universo; e se ci sono prove di materia oscura. Solo due rilevatori, ATLAS e CMS, erano dedicati a risolvere il mistero del bosone di Higgs. Tutti gli esperimenti all'LHC sono distinti e gestiti da un team di scienziati che collaborano in tutto il mondo [fonti:ATLAS, CERN].
Schiacciare le particelle insieme quasi alla velocità della luce è una cosa; interpretare i dati di quelle collisioni è un altro. Le particelle si scontrano nell'LHC quasi 600 milioni di volte al secondo [fonte:Sakai]. Le informazioni che scaturiscono da quegli incidenti possono dirci molto sul funzionamento interno dell'atomo e sulle forze che tengono insieme l'atomo, ma di certo non possiamo registrare tutte le informazioni dai rilevatori. Se lo facesse il CERN, ATLANTE, Per esempio, potrebbe riempire 100, 000 CD con dati ogni secondo. Anziché, ATLANTE, come gli altri rilevatori, può registrare solo un "piccolo" di informazioni, abbastanza per mettere su 27 CD al minuto [fonte:ATLAS].
Sebbene quel numero sia solo una parte delle informazioni disponibili, è ancora una quantità schiacciante. I rilevatori trasferiscono ciò che trovano al Data Center del CERN, dove tecnici e ricercatori utilizzano i computer per ricostruire digitalmente ogni collisione. Durante la ricostruzione, gli scienziati mettono alla prova le loro teorie sul comportamento delle particelle. Confrontano le collisioni simulate al computer con le collisioni reali. Una disparità tra i due potrebbe significare una nuova scienza, qualcosa che era rimasto inspiegabile [fonte:Sakai].
Ogni giorno, il data center elabora un petabyte di informazioni. Ci vorrebbero 223, 000 DVD per contenere tutte le informazioni in un petabyte [fonte:McKenna]. Per rendere le cose più difficili, gli scienziati analizzano 30 petabyte ogni anno, il che rende la nuova scienza incredibilmente difficile da trovare [fonti:CERN, McKenna].
Dati questi numeri sbalorditivi, L'hub dati del CERN non è in grado di elaborare numeri del genere da solo. Anziché, gli scienziati si affidano alla più grande rete informatica del pianeta, la rete mondiale di calcolo LHC, un'associazione di 170 centri di calcolo in 40 paesi. La griglia è pubblicizzata come "il più sofisticato sistema di acquisizione e analisi dei dati mai costruito per la scienza". Esegue più di 2 milioni di lavori al giorno e può trasferire 10 gigabyte di dati dai suoi server ogni secondo. Senza la griglia, il bosone di Higgs potrebbe essere rimasto sconosciuto [fonte:WLCG].
Quanto ad Einstein, si starebbe cullando nella tomba se sapesse cosa sta succedendo al CERN, cioè se i suoi amici non avessero sparso le sue ceneri sul fiume Delaware nel 1955.
Vacanza AtomicaSe sei mai in vacanza a Ginevra, puoi visitare il CERN gratuitamente, ma assicurati di visitare prima il sito Web e inviare una richiesta. Non dimenticare il passaporto o la carta d'identità. Anche, lasciate a casa i vostri bambini sotto i 13 anni (per i viaggi di gruppo), insieme a scarpe col tacco alto, sandali e infradito. Neanche tu puoi fumare [fonte:CERN].
Faccio riferimento a Einstein non perché comprenda anche un briciolo di ciò che ha insegnato al mondo, ma perché gli scienziati di oggi cercano praticamente di basarsi sul lavoro di Einstein. Una delle cose che Einstein trascorse molto tempo a studiare era il comportamento degli atomi e della luce. Le sue teorie alla fine portarono all'esistenza e alla scoperta del bosone di Higgs.
