CERN - námět na exkurzi Anotace Víte, kde je CERN, co je CERN a kdy a jak jej se svým debrujárským klubem nebo třídou navštívit? Exkurze je vhodná spíš pro starší debrujáry, ale záleží na vás :-). Téma Fyzika částic, jaderný výzkum Trocha informaci o CERN Evropská organizace pro jaderný výzkum je mezinárodní organizace se sídlem v Ženevě. Je známa též pod zkratkou CERN (z franc. Conseil Européen pour la recherche nucléaire). Byla zřízena roku 1954. Cílem organizace je spolupráce evropských států v oblasti čistě vědeckého a základního výzkumu, jakož i výzkumu s ním do značné míry souvisejícího. Organizace se nezabývá činností pro vojenské účely, výsledky jejích experimentálních a teoretických prací se zveřejňují nebo jinak zpřístupňují veřejnosti. Česká republika se účastní její činnosti od roku 1993. Zakládajícími členskými zeměmi byly Belgie, Dánsko, Francie, Itálie, Jugoslávie (do roku 1961), Německo, Nizozemsko, Norsko, Řecko, Spojené království, Švédsko a Švýcarsko. Evropská laboratoř pro fyziku částic je nejrozsáhlejší výzkumné centrum částicové fyziky na světě. Byla založena v roce 1954 a od té doby se tato laboratoř, která byla prvním takovým evropským společným dílem, stala zářným příkladem úspěšné mezinárodní spolupráce. Z původních 12 signatářů dohody o založení CERN vzrostl počet členských zemí na 20. Laboratoř leží na francouzsko-švýcarské hranici. Se zdejším zařízením pracuje okolo 9500 vědců, což je polovina všech částicových fyziků na světě. Vědci reprezentují 500 univerzit či jiných odborných pracovišť a více než 80 národností. Tím, že laboratoř zkoumá složení hmoty, hraje i důležitou roli v rozvoji technologie budoucnosti. Měření prováděná zdejšími vědci jsou důležitým testovacím polem i pro průmysl, neboť právě částicová fyzika vyžaduje vysokou přesnost
provedení všech přístrojů. Díky prvotřídní technické vybavenosti hraje laboratoř důležitou úlohu i ve zlepšování technické vzdělanosti. Urychlovače a detektory částic V CERN bylo za 50 let jeho existence uvedeno do provozu několik generací urychlovačů, jež dokázaly urychlovat částice postupně na stále vyšší energie. Co nejvyšší energie jsou potřeba k posunutí hranic našeho poznání. Například, máme-li pozorovat po srážce novou a těžkou částici, musíme mít k dispozici dostatek energie pro její vytvoření. Ve světě částic platí (možná trochu paradoxně), že čím menší částečky hmoty chceme zkoumat, tím vyšší k tomu potřebujeme energie a tedy tím větší experimentální zařízení. To platí nejenom pro urychlovače, ale i pro detektory. Urychlením získají částice velmi vysoké energie. Jejich následné střílení do terčů nebo vzájemné srážky pomáhají fyzikům rozluštit tajemství sil působící mezi částicemi. Existují urychlovače dvou typů, lineární a kruhové. V CERN se můžeme setkat s oběma. Urychlovače používají silné elektrické pole, jehož prostřednictvím dodají energii do svazku částic. Magnetické pole svazek přesně zaostřuje a slouží i k udržení částic na kruhové dráze. Lineární urychlovače předávají energii svazku při jeho postupném pohybu po celé délce. Platí tedy, že čím delší zařízení, tím vyšší konečná energie. V kruhových urychlovačích částice létají znovu a znovu kolem dokola a hromadí tak energii s každým oběhem kruhu. Jak ale rychlost částic roste, většina má tendenci vyletět ven z kruhu podobně jako auto projíždějící ostrou zatáčku na silnici. To je důvod, proč je LEP tak velký. Byl navržen tak, aby zakřivení kruhu bylo tak mírné, jak je to jen možné. Částice se buď vzájemně srážejí (vstřícné svazky, např. jako v LEP) nebo narážejí na nepohyblivé terče vně urychlovače. Přitom vznikají nové částice. Tak se hmota mění v energii a obráceně podle Einsteinovy známé rovnice E = m.c². E označuje energii, m hmotnost a c je rychlost světla. Důležité je, že při srážkách částic je energie soustředěna ve velmi malém prostoru. Při tak vysoké koncentraci energie se produkují další částice, které lze studovat a jež poskytují nový pohled na nejniternější tajemství přírody. V tunelu LEP byl po jeho demontáži (jež se uskutečnila v letech 2000-2001) instalován nový urychlovač LHC (Large Hadron Collider, česky Velký srážeč hadronů). Do zkušebního provozu byl uveden v roce 2008 (a po několika denním provozu byl z důvodů poruchy chlazení odstaven až do půlky roku 2009). Po opravě byl v provozu od září 2009 do začátku roku 2013. Pak proběhla plánovaná odstávka, po níž se v roce 2015 LHC rozběhl s vyšší energií. Úkolem detektorů částic, jako jsou L3 nebo ATLAS, je zaznamenat, co se stalo při srážce částic. Detektory se skládají z různých do sebe vložených vrstev. Ke srážkám dochází
uprostřed, každá vrstva měří různé vlastnosti nově vzniklých částic. Jedním z detektorů na urychlovači LEP je DELPHI - detekční zařízení, která získávají podrobné údaje o drahách částic v oblasti, kde vyletují z místa srážky. Pak přicházejí zařízení na měření energie, kalorimetry, ve kterých většina částic ukončí svou cestu. Červené skvrnky odpovídají energii, kterou částice přinesly a kterou zde odevzdaly. Vnější vrstva celého cibulového uspořádání je tvořena pásem detektorů zaznamenávajících částice, které dokázaly proniknout až tak daleko od středu. Úkolem magnetu uvnitř detektoru je zakřivovat dráhy nabitých částic ve vnitřních vrstvách, což pomáhá při identifikaci jednotlivých druhů částic. Nobelova cena Nobelova cena za fyziku je jedna z Nobelových cen, je udělována za zásadní vědecký výzkum či vynález v oboru fyziky. Uděluje ji každoročně od roku 1901 Královská švédská akademie věd. Do současnosti ji získalo již 200 vědců. Ocenění může v jednom roce získat několik lidí (ne jvýše však tři). Experimenty na urychlovačích a detektorech, jež se postupně zvětšovaly a technicky zdokonalovaly, přinesly celou řadu fundamentálních objevů. Nejvýznamnější z nich je patrně objev částic W a Z - tzv. "nosičů" slabých interakcí. Za tento objev získali fyzikové z CERN Carlo Rubbia a Simon Van der Meer v roce 1984 Nobelovu cenu. Další Nobelovu cenu získal v roce 1992 spolupracovník CERN Georges Charpak za vynález drátové proporcionální komory - nové a převratné koncepce detektoru, který od roku 1968, kdy byl první typ uveden do provozu, nalezl uplatnění nejen ve fyzice částic, ale i v lékařské diagnostice, defektoskopii a dalších oborech. Také v roce 2013 získali Nobelovu cenu Peter Higgs (Velká Británie) a François Englert (Belgie) za teoretický objev původu hmoty subatomárních částic (objev Higgsova bosonu). Na výzkumném programu CERN se kromě toho podílelo a podílí několik dalších nositelů Nobelových cen za fyziku. Tohle možná nevíte O vzniku a historickém vývoji Internetu bylo napsáno mnoho. Vývoj začal v roce 1969, od tohoto roku bylo připojováno stále více počítačů, současně se také zdokonaloval komunikační protokol. Dnešní uživatel si při zaznění slova Internet většinou představí hypertextové stránky s informacemi různé povahy vzájemně propojené pomocí odkazů - představí si službu World Wide Web, zkráceně WWW nebo jen Web.
První návrh vytvořit službu WWW padl v roce 1989 ve Švýcarsku. Důvodem pro tyto úvahy byla potřeba sdílení informací mezi vědci pracujícími na různých místech po celém světě. Základní myšlenkou nového přístupu bylo použití hypertextových dokumentů s odkazy na další informace, na které stačí kliknout myší a přitom není nutné vědět, na kterém počítači jsou dokumenty uloženy. S nápadem přišel Tim Berners-Lee, vědec pracující v laboratořích CERN, který hypertext vyvíjel a používal pro svoji potřebu již několik let. Sám také vymyslel název World Wide Web. První WWW systém byl v roce 1991 uvolněn mezi vědce zabývající se fyzikou vysokých energií. Původně vyvinutý prohlížeč byl uživatelsky přívětivý, navigace mezi dokumenty probíhala pouhým klikání myší na odkazy. Služba WWW začala být využívána v celé řadě univerzit a výzkumných laboratoří. Koncem roku se objevuje první webový server mimo Evropu. Počátkem roku 1993 bylo po světě již 50 WWW serverů a na konci dubna byla technologie WWW uvolněna pro širokou veřejnost bez finančních závazků k CERN. Koncem roku je serverů již více než 200. V roce 1994 proniká WWW do domácností. Geografie Laboratoř leží na francouzsko-švýcarské hranici západně od Ženevy na úpatí pohoří Jura. Laboratoř se postupně rozšířila na rozlohu 113 hektarů ve Švýcarsku a přes hranici na dalších 490 hektarů do sousední Francie. Užitečné odkazy a stránky Stránka, kde si můžete rezervovat exkurzi: https://home.cern/ Jaroslav Reichl historie CERN: http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/862-historie-cernu Prezentace pana Tomáše Kubeše přímo v CERN:
http://www.tomaskubes.net/download/cern.pdf On-line sledování dění v CERN: http://meltronx.com/ Prezentace Jaroslava Reichla pro žáky před exkurzí do CERN: http://jreichl.com/fyzika/exkurze/2016_cern/cern2016_reichl.pdf Prezentace pana Daniela Valúcha přímo v CERN: http://dvaluch.web.cern.ch/dvaluch/seminar/presentation_visit_sk.pdf Dokument ke stažení TADY (v PDF - 1 700 kb). Dokument ke stažení ZDE (v DOCX - 1 500 kb).