CERN cinquanta anys

2004/05/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika

Accelerador LEP, el més prestigiós dels realitzats pel CERN.

CERN

Acabada la Segona Guerra Mundial, la recerca científica a Europa no estava en molt bon estat. D'una banda, les conseqüències de la pròpia guerra estaven a la vista, tant en la ciència com en qualsevol altre àmbit de la vida. Els investigadors europeus tenien pocs recursos, pocs diners. Per descomptat, la prioritat per a invertir diners no era la ciència. No podia ser. D'altra banda, molts científics s'havien escapolit, la majoria als Estats Units, per la qual cosa no era fàcil organitzar bons i eficients grups de recerca.

Cal entendre que en aquella època l'ambient no era el més adequat per a investigar en física. La física nuclear va ser la línia de recerca més desenvolupada durant la guerra. I una vegada acabada la guerra, no era d'estranyar que per a la gent la física nuclear i el desenvolupament de les armes fossin en gran manera sinònims. Però la recerca de la física no estava relacionada únicament amb bombes i coets.

Estaven descobrint noves partícules de grandària més petita que l'àtom i no tenien res a veure amb les armes. D'altra banda, la fissió nuclear podia tenir gran importància en la producció d'energia. A més, en 1947 es va inventar el transistor als Estats Units i s'estaven investigant nous materials per a millorar el transistor. Cal no oblidar que la major part de la tecnologia actual està basada en el transistor i, per tant, en la recerca de partícules.

En aquesta situació, els científics europeus havien de fer alguna cosa per a promoure la recerca. El francès Louis de Broglie, premi Nobel de Física de 1929, va realitzar la seva primera proposada en aquest sentit. En aquella època van crear moltes organitzacions basades en la cooperació internacional, per què no en l'àmbit de la ciència? En un congrés celebrat a Lausana en 1949 va proposar la construcció d'un laboratori internacional europeu.

En marxa el projecte del nou accelerador LHC.

CERN

Diversos Premis Nobel van col·laborar en el desenvolupament de la idea en congressos organitzats per la UNESCO. Finalment, el 29 de setembre de 1954 es va inaugurar el laboratori CERN amb el patrocini de dotze pobles europeus.

Primers acceleradors CERN

A partir d'aquesta època, la recerca de partícules es basa necessàriament en acceleradors. Els acceleradors o sincrotrons (per a aquestes màquines s'utilitzen tots dos noms) acceleren les partícules i les fan xocar amb una gran energia. La distribució dels components del nucli d'un àtom requereix una gran quantitat d'energia, per la qual cosa la detecció d'aquests components o partícules també és imprescindible.

En definitiva, l'objectiu principal d'aquesta recerca és respondre a una senzilla pregunta: de què està feta la matèria? I quan es diu matèria, es vol dir tot. Perquè totes les coses estan fetes d'àtoms, i els àtoms estan fets de protons, neutrons i electrons, de què estan fets? Per a investigar-ho cal fer xocar protons, neutrons i electrons per a veure quines partícules surten quan es desfan "". Avui dia tenim la resposta que aquestes partícules estan fabricades en quarkez, però hi ha moltes altres preguntes sense respondre.

En el CERN, per tant, era imprescindible començar a fabricar acceleradors. El primer es va realitzar abans de finals de la dècada de 1950, amb el qual es podia obtenir una energia de 600 milions d'electrònics (600 MeV). Cal tenir en compte que l'electró-volt (eV) és una unitat d'energia que necessita un electró per a aconseguir un potencial d'un volt des de la parada. Pensi's que l'energia d'una petita pila domèstica cedeix el potencial de 1,5 volts a milions d'electrons. Per tant, no és d'estranyar que un accelerador proporcioni 600 MeV.

Amb el pas dels anys, el CERN va començar a utilitzar una tecnologia cada vegada millor, fent cada vegada millors acceleradors. El sincrotró podia aconseguir l'energia de 300 GeV (300.000 milions d'eV) construïda per a 1971, la qual cosa suposa 500 vegades més energia que la primera. Aquest sincrotró era un túnel circular de set quilòmetres de longitud. Una bella instal·lació.

La recerca amb aquests acceleradors va portar amb si resultats pràcticament des del principi. En 1973 es va descobrir que la grandària dels protons augmenta a mesura que augmenta l'energia, la qual cosa indica que els protons estan constituïts per partícules més petites que poden distribuir-se mitjançant la donació d'energia.

El camp elèctric que accelera electrons i positrons s'oscil·la dins d'aquests recipients de coure.

CERN

Han estat molts els sincrotrons que ha posat en marxa el CERN. En els últims anys la més famosa ha estat la LEP ( Large Electron-Positron collider ), un ciclotró de 27 quilòmetres de circumferència que va començar la seva marxa en 1981 i que va paralitzar en 2000. Ha donat molts resultats, destacant el premi Nobel de Física atorgat pels científics Carlo Rubbia i Simon van der Meer en 1984 pel seu treball en aquest accelerador.

El treball realitzat per l'holandès Van der Meer tenia a veure amb la millora dels lots de partícules. Segons aquest treball, a més de realitzar acceleradors cada vegada més grans, es poden millorar les partides que acceleren. De fet, en 1978 aquest físic va inventar una tècnica per a acumular aquests feixos de raigs. El raig "refredat" augmentava la seva intensitat i aconseguia acumular-los. Mitjançant aquesta tècnica augmentaven considerablement l'eficàcia de les OPEs i altres sincrotrons.

Però l'època de les OPEs va finalitzar fa quatre anys. En el seu lloc s'està fabricant un nou accelerador: LHC ( Large Hadron Collider ). Aquesta nova màquina aconseguirà una energia d'1 TeV, és a dir, un bilió d'electró.

Cambres de detecció de partícules

A més dels acceleradors, van fabricar molts altres aparells. Per exemple, es van desenvolupar cambres de recerca de partícules en hidrogen o altres mitjans, dotades dels imants més grans fins llavors. Aquestes cambres eren en aquella època els dispositius de detecció de partícules més avançats del món, que en definitiva poden detectar-se en xocar les partícules amb els àtoms de la cambra.

En 1967 es va formar una cambra anomenada Gargamelle. Aquesta cambra estava plena d'un líquid pesat i el neutrí servia per a caçar "". El descobriment més significatiu que es va fer amb aquesta cambra estava relacionat amb aquestes partícules: que els neutrins poden interactuar amb altres partícules sense deixar de ser neutrins.

La LEP es troba en un túnel subterrani de 27 km a Ginebra.

CERN

La línia de recerca de cambres i detectors també ha suposat grans beneficis per al CERN. De fet, el francès Georges Charpa va rebre el Premi Nobel de Física en 1992 per la seva invenció de la cambra multifil proporcional, un tipus de detector.

Futur

En 2001, investigadors del CERN van anunciar nous resultats en la recerca del parell matèria-antimatería. Per què la matèria en la naturalesa és més comuna que l'antimatería? Per a respondre a aquesta mena de preguntes són necessàries nombroses recerques sobre partícules, cada vegada amb més energia. I per a això s'estan preparant nous recursos en el CERN.

El CERN celebra enguany la seva celebració. Però això no vol dir que hagin deixat de treballar. Com hem dit, una de les prioritats és la construcció del LHC. En qualsevol cas, la recerca bàsica en física continuarà sent el lloc del CERN, almenys durant els pròxims cinquanta anys.