CERN - 50 de ani de existenţă

La mijlocul lunii octombrie la CERN - Geneva s-au sărbătorit 50 de ani de existenţă a uneia din cele mai vechi şi de succes instituţii ale cooperării şi integrării europene - Centrul European de Cercetări Nucleare (CERN).

Acesta a fost înfiinţat în anul 1954, sub denumirea de "Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire" - CERN, astăzi denumit oficial "Organizaţia Europeană pentru Cercetări Nucleare", păstrând însă acronimul CERN. A fost constituită în anul 1954 prin cooperarea iniţial a 12 state membre (RFG, Belgia, Danemarca, Franţa, Grecia, Italia, Norvegia, Olanda, Marea Britanie, Suedia, Elveţia şi Yugoslavia).

Scopul: Organizarea unui laborator european de cercetare ştiinţifică în domeniul fizicii nucleare, vizând facilitarea colaborării ştiinţifice între ţările membre, prin realizarea în comun a unei infrastructuri de cercetare imposibil de realizat în mod independent de nici una din aceste ţări.

De-a lungul celor 50 de ani, CERN şi-a demonstrat din plin utilitatea şi a exemplificat succesul ideii de cooperare ştiinţifică transfrontalieră. În esenţă, modul după care CERN funcţionează constă în realizarea unor infrastructuri de cercetare, imposibil de realizat de oricare din ţările membre în mod individual, şi apoi utilizarea acesteia în comun, pe bază de proiecte proprii de cercetare. Aceste proiecte, în urma unor analize şi evaluări de specialitate, sunt aprobate de Consiliul Ştiinţific CERN, după care se trece la punerea lor în practică. În acest scop, instituţiile naţionale colaboratoare din fiecare proiect, asigură cu resurse umane şi materiale realizarea sarcinilor ştiinţifice şi tehnice proprii, urmărind astfel atingerea obiectivelor proiectului întregii colaborări.

Scurt istoric

1950 - la a 5-a Conferinţă Generală UNESCO de la Florenţa s-a adoptat o rezoluţie pentru "sprijinirea şi încurajarea formării şi organizării de centre regionale şi laboratoare pentru creşterea şi dezvoltarea colaborării internaţionale dintre oamenii de ştiinţă..."

1952 - după două Conferinţe UNESCO, guvernele a 11 ţări Europene au căzut de acord să formeze un "Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire - (CERN)", iar la întâlnirea noului Consiliu de la Amsterdam, s-a ales Geneva ca locaţie a noului laborator.

1954 - pe data de 29 Septembrie 1954, intră oficial în funcţiune această organizaţie internaţională, după ratificarea Convenţiei de constituire de către statele membre. Ulterior,

- Austria aderă la Organizaţie în anul 1959,

- Yugoslavia părăseşte Organizaţie în anul 1961,

- Spania aderă în anul 1961, dar în 1969 o părăseşte, ca

apoi în 1983 să revină,

- Portugalia aderă în anul 1985,

- Finlanda şi Polonia aderă în 1991,

- Ungaria în 1992,

- Cehia şi Slovacia în 1993,

- Bulgaria aderă în 1999.

Astăzi numărul de State Membre CERN a ajuns acum la 20.

1957 - Intră în funcţiune primul accelerator de la CERN: Syncro-Ciclotronul de protoni de 600 MeV. Este observat pentru prima dată dezintegrarea pionului într-un electron şi un neutrino.

1959 - Realizarea "Proton Synchrotron" (PS) de 24 GeV, cel mai puternic accelerator de particule din lume din acel timp.

1963 - Prima fotografie în camera cu bula de la CERN a unei interacţii cu neutrino.

1965 - Consiliul CERN aprobă construcţia primului collider de protoni din lume - Intersecting Storage Rings (ISR).

1967 - Punerea în funcţiune a Separatorului de Izotopi ISOLDE (Isotope Separator On-line) pentru studierea nucleelor de viaţă foarte scurtă.

1968 - Inventarea "Multi-wire Proportional Chamber" ca detector de coordonate, de către Georges Charpak - Premiul Nobel pentru fizica în anul 1992.

1971 - Realizarea "Intersecting Storage Rings" (ISR), primul accelerator cu fascicule încrucişate (collider) din lume.

1971 - Aprobarea construirii celui de-al doilea laborator, pe teritoriul Franţei, pentru operarea la noul accelerator Super Proton Synchrotron (SPS), în lungime de 7 km, iniţial conceput pentru a realiza o energie de 300 GeV.

1972 - Realizarea unui accelerator booster de 800 MeV pentru creşterea energiei de injecţie în PS. Prin utilizarea acestui booster împreună cu un nou accelerator liniar (Linac), intensitatea de protoni acceleraţi în PS creşte de cca. 1000 de ori. În acest fel se deschid posibilităţile utilizării viitoare a unor lanţuri de acceleratoare pentru creşterea energiei şi a diversităţii de particule accelerate.

1973 - Descoperirea "Neutral currents" în lucrările de detecţie a neutrinilor, utilizând camera cu bule Gargamelle, umplută cu 18 tone de freon lichid. Această descoperire a confirmat prezicerea teoriei interacţiilor electroslabe, conform căreia forţele slabe şi cele electromagnetice sunt doar faţete diferite ale uneia şi aceleiaşi interacţii electroslabe. De asemenea, utilizarea fasciculelor de neutrini, produşi cu ajutorul PS, arată că aceştia pot interacţiona cu alte particule, fără să se transforme în alte particule. Aceste "neutral current interactions" au pus bazele unificării forţelor de interacţie slabă cu cea electromagnetică.

1973 - Primele descoperiri importante la ISR arată ca protonii devin mai grei odată ce energia acestora creşte, iar împrăştierile la unghiuri mari evidenţiază existenţa unor constituenţi elementari în interiorul protonului.

1976 - Realizarea "Super Proton Synchrotron" (SPS), acceleratorul de protoni de 400 GeV, construit într-un tunel circular de lungime 7 km, la o adâncime de 40 m sub pământ, de-o parte şi de alta a graniţei Elveţia - Franţa. Performanţele acestuia sunt îmbunătăţite rapid şi în 1978 atinge o energie a protonilor acceleraţi de 500 GeV.

1978 - Se demonstrează experimental posibilitatea îmbunătăţirii substanţiale a calităţii fasciculelor de particule accelerate, prin "stochastic cooling technique", propusă de Simon van der Meer încă din 1968. Aceasta permite accelerarea şi acumularea de fascicule de particule în vederea extinderii SPS la un collider proton-antiproton, prin utilizarea unui inel de acumulare de antiprotoni (AA).

1981 - Utilizarea SPS drept collider proton-antiproton permite iniţierea experimentelor UA1 şi UA2 la energia de 270 GeV pe fiecare fascicul.

1981 - Consiliul aprobă construcţia "Large Electron-Positron collider" (LEP), în lungime totală de 27 km, pentru o energie iniţială de 50 GeV pe fascicul.

1983 - Descoperirea bosonilor W şi Z în experimentul UA1, sub conducerea lui Carlo Rubia. Aceste particule, prezise teoretic drept particule de schimb în interacţia slabă, au fost găsite experimental la CERN, confirmând în mod strălucit teoria "electroslabă" de unificare a forţele de interacţie nucleară slabă şi electromagnetică.

Alături de instalaţia UA1 s-au dezvoltat tehnici de acumulare de antiprotoni ce au permis transformarea SPS într-un collider de protoni - antiprotoni.

1984 - Carlo Rubia şi Simon van der Meer primesc premiul Nobel pentru lucrările ce au condus la descoperirea bosonilor W şi Z.

1989 - Realizarea "Large Electron-Positron Collider" (LEP), un accelerator circular cu fascicule încrucişate, plasat într-un tunel de lungime 27 km. Acesta fiind unul dintre cele mai grandioase proiecte de inginerie civilă, întrecut ulterior doar de tunelul de sub Canalul Mânecii. În prima fază de funcţionare, LEP asigura fascicule de electroni şi pozitroni cu energia totală de 100 GeV, iar în faza a doua o energie totală de peste 200 GeV.

Determinări foarte precise asupra particulei Z indică existenţa a trei şi numai trei familii de constituenţi elementari.

1990 - Tim Berners-Lee, în colaborare cu Robert Cailliau pun bazele "World Wide Web" la CERN. Aceasta este o realizare informatică, numită "hypertext", ce combină internetul (comunicarea prin reţea), computerele personale şi distribuţia de documente asistată de computer, pentru căutarea şi accesarea de informaţii aflate pe diverse sisteme de calcul şi memorare din reţea.

1991 - Consiliul CERN aprobă realizarea "Large Hadron Collider" (LHC) în tunelul de 27 km al LEP-ului, ca cel mai puternic collider de hadroni din lume. Sistemul va include în procesul de accelerare intermediară şi celelalte acceleratoare existente (PS şi SPS).

1992 - Georges Charpak primeşte premiul Nobel pentru Fizică pentru lucrările ce au condus la realizarea camerelor proporţionale multifilare, prin care s-a revoluţionat tehnica de tracking a particulelor, cu multiple utilizări ulterioare inclusiv în medicină.

1993 - Studii de Materie şi Antimaterie. Cu ajutorul "Low Energy Antiproton Ring" (LEAR) s-a reuşit extragerea de antiprotoni produşi în LEP.

Conform teoriilor actuale, universul timpuriu era umplut în mod egal cu materie şi antimaterie. Evoluţia ulterioară a arătat că materia s-a separat de antimaterie, iar aceasta din urmă a dispărut. Pentru a explica predominarea materiei faţă de antimaterie în univers, s-au studiat unele procese rare în care materia şi antimateria se comportă diferit. Unul din aceste comportamente este "violarea simetriei CP". Experimentul NA31 de la CERN a arătat ca dezintegrarea mezonilor K şi anti-K, prezintă o uşoară preferinţă pentru materie în defavoarea antimateriei.

1994 - Determinarea precisă a parametrilor rezonanţei Z, în urma reconstrucţiei la cei patru detectori (ALEPH, DELPHI, L3 şi OPAL) de la LEP, a peste 10 milioane de evenimente Z.

1994 - Consiliul CERN aprobă construcţia LHC.

1995 - Producerea primilor nouă atomi de antihidrogen în experimentul PS210. Până în 2004 au fost produşi şi măsuraţi mii de atomi de antihidrogen.

1995 - În urma unor contribuţii financiare substanţiale, Japonia devine stat observator CERN.

1995 - LEP atinge energia necesară pentru crearea de perechi W^+ W^-.

1997 - În urma unui acord de susţinere financiară substanţială pentru LHC, SUA devine stat observator CERN.

1999 - Se realizează prima "fabrică de antiprotoni" prin decelerarea antiprotonilor (AD), folosită în special la sinteza atomilor de

antihidrogen.

1999 - "Large Hadron collider" (LHC). Au început lucrările de inginerie civilă pentru viitorul LHC, urmând a fi plasat în acelaşi tunel LEP. LHC este proiectat sa accelereze iniţial fascicule de protoni de 700 GeV fiecare, apoi şi ioni de Pb de 2760 GeV/u. Este planificat a fi dat în exploatare în anul 2007.

2000 - "Quark-Gluon Plasma". Crearea de plasmă quark-gluon, constituind o nouă stare a materiei, existentă în primele momente de după Big Bang, având o densitate de cca. 20 ori mai mare ca a materiei nucleare. În această stare quarcii nu mai sunt legaţi în structurile de particule.

2000 - Închiderea LEP pentru pregătirea instalării viitorului LHC.

2001 - Evidenţierea violării parităţii de sarcină (CP violation), prin care se poate explica preferinţa existenţei materiei în raport cu antimateria în natură.

Participarea României la aniversarea CERN

În momentul de faţă România este singura ţară din fostul "lagăr socialist" care nu este încă membră CERN. Cu toate acestea ea a participat, alături de alte ţări nemembre, cu un stand propriu la această aniversare. Şi de aceasta dată, ţara noastră a putut profita de existenţa unor realizări ale activităţilor de cercetare ştiinţifică individuală, desfăşurate la CERN, pe care NU le-a susţinut de-a lungul timpului dar cu care acuma, când se pune acut problema integrării europene, şi le-a însuşit şi pus pe tapet ca realizări ale României. Dintre acestea, s-au remarcat, prin prezentarea unor postere proprii, lucrări şi contribuţii la colaborările:

- ALICE, (realizarea a 20% din "Transition Radiation Detector", ALICE Grid application, realizare laborator detectori în IFIN-HH), conducător Dr. Mihai Petrovici;

- ATLAS (participare la construcţia şi testarea Calorimetrului TILECAL, validare fizică GEANT4, contribuţii la sistemul de "Trigger and Data Aquisition", studii teoretice privind fizica de la LHC, activităţi Grid), conducător Dr. Irinel Caprini;

- DIRAC (proiectare, realizare, instalare şi utilizare la CERN a unui "Detector de Preshower" pentru experimentul DIRAC), conducător Dr. Mircea Penţia;

- RoDiCA - Romanian Distributed Collaborative Architectures (servicii de distribuţii dinamice prin reţea, optimizări algoritmi, dezvoltări de aplicaţii în colaborare, activităţi de networking performant), conducători Prof. Nicolae Ţăpuş şi Prof. Valentin Cristea, Universitatea Politehnica Bucureşti).

Cu această ocazie, este de datoria noastră a remarca susţinerea de care am beneficiat din partea Secretarului de Stat D-l Prof. Gheorghe Popa, de la Departamentul Cercetare din cadrul Ministerului Educaţiei şi Cercetării, pentru normalizarea relaţiilor cu cercetătorii şi institutele din acest domeniu de activitate. Totuşi, inerţia vechiului aparat birocratic, încă în funcţiune, constituie o serioasă piedică pe calea normalizării acestora.

Cu speranţa că acest început va continua pe aceleaşi coordonate, iar România va reuşi în cele din urmă să se alăture comunităţii ştiinţifice europene şi în acest domeniu, vom putea deveni în cele din urmă, membri cu drepturi (şi obligaţii) depline ale acestui prestigios Centru European de Cercetări Nucleare de la Geneva.

Mircea Penţia