CERN to jeden z najsłynniejszych na świecie naukowo-badawczych ośrodków. To tam pracuje się na słynnym akceleratorze cząstek, czyli Wielkim Zderzaczu Hadronów. Nad czym pracują cenrowi naukowcy i jakie odkrycia zawdzięczamy właśnie tej instytucji?
Spis treści
Słynne odkrycia CERNU
Lista wielkich odkryć dokonanych w CERN-ie jest bardzo długa i dobrze znana nie tylko fizykom. Najsłynniejsze to odkrycie Bozonu Higgsa 4 lipca 2012 roku. Jego poszukiwana trwały 50 lat! W 2014 roku dokonano innego wielkiego odkrycia: dwóch nowych cząstek z rodziny barionów nazwanych: Ξb’- i Ξb*-. Model standardowy przewidywał ich istnienie, ale nigdy wcześniej nie udało się ich zaobserwować.
Poza tym odkryto tam również hadrony złożone z czterech kwarków, nazwane tetrakwarkami. Udało się także, przez zderzenie ze sobą jąder ołowiu, otrzymać plazmę kwarkowo-gluonową. I można by tu jeszcze wymieniać wiele potwierdzonych doświadczeń fizyki teoretycznej i wielkich, przełomowych odkryć. Pytanie, czy odkryto tam coś, co przełożyło się realnie na nasze zwyczajne życie?
WWW (World Wide Web)
O ile sam Internet, jako fizyczna sieć i jego techniczne założenia, swoją genezę mają w koncepcjach wojskowych, o tyle dość szybko zaadoptowany został do celów cywilnych. Wszyscy dobrze wiecie, czym jest Internet. Wiecie, że to globalny system połączonych ze sobą sieci komputerowych za pomocą kabli, sieci radiowych WLAN, modemów, ruterów, hub-ów, itp. Natomiast WWW jest jedną z usług (aplikacją) działających w Internecie. Stanowi zbiór odpowiednio powiązanych ze sobą zasobów i dokumentów.
Wszystko zaczęło się od współpracy Tim’a Berners-Lee i Roberta Cailliau oraz ich pomysłu na stworzenie sieci dokumentów hipertekstowych, o nazwie World Wide Web. Obsługiwane miały być przy pomocy przeglądarki internetowej, a zbudowane na architekturze klient-serwer. Miało to umożliwić zarówno udostępnianie szerokich zasobów danych, jak i prezentację swoich wyników badawczych, naukowcom z różnych ośrodków. W przypadku, gdy dwa projekty tworzone były niezależnie od siebie, pozwalała na koordynowanie prac naukowców[1].
WWW z czasem doczekało się konkurentów, jednak w 1993 CERN ogłosił, że World Wide Web będzie udostępniona bezpłatnie dla każdego, co przeważyło o jego dominacji nad innym: Gopher’em, który stał się płatny.
PET (Positron Emission Tomography)
Wszystko zaczęło się od tego, że fizyk David Townsend poprosił Marileny Bianchi – radiobiolog w CERN-ie o pomoc w stworzeniu pierwszego zdjęcia myszy za pomocą kamery PET. O pomoc poproszono także fizyka Alana Jeavons’a, pracującego również z CERN-ie, który opracował nowy detektor o odpowiednio dużej rozdzielczości. Townsend opracował natomiast oprogramowanie do rekonstrukcji danych z detektora i przekształcenia ich w obraz.
Pierwsze zdjęcie PET wykonano w CERN-ie w 1977 r. i przedstawiało szkielet myszy. W przeciwieństwie do współczesnych obrazów, ten jest prawdziwie cyfrowy – dosłownie cały składa się z liczb (trochę jak na znanych grafikach Matrixa). Każda z liczb wskazywała, ile izotopu zostało wyemitowane w danym punkcie.
Zdjęcie to uzyskano przez wstrzyknięcie myszy niewielkiej ilości izotopu o krótkim czasie połowicznego rozpadu. Dzięki temu większość promieniowania powstaje w trakcie badania, co ogranicza uszkodzenia tkanek. Wstrzyknięty izotop emitował pozytony, które są przeciwieństwem elektronów. Pozytony izotopu wpadały na pobliskie elektrony w ciele i anihilowały. Anihilacja nie oznacza jednak, że zniknęły bez śladu. W jej wyniku powstały dwa kwanty promieniowania elektromagnetycznego – fotony, które wystrzeliły w dokładnie przeciwnych kierunkach. Umieszczając pod odpowiednim kątem dwa detektory, można było wychwycić te pary fotonów, wskazując miejsce, w którym doszło do anihilacji.
Obecnie w CERN-ie istnieje specjalna grupa opracowująca nowe prototypy szybkich detektorów do zastosowania zarówno w eksperymentach fizyki wysokich energii, jak i w obrazowaniu medycznym, ze szczególnym uwzględnieniem technologii PET[2].
Ekran dotykowy
Ekranach dotykowych wynaleziony został w 1973 r. dla konsoli sterownia SPS (Super Proton Synchrotron) przez Bente’a Stumpe. Okazało się, że sterownia SPS wymagała instalacji tysięcy przycisków, pokręteł, przełączników i oscyloskopów do obsługi. Powstało więc pytanie: jak zbudować sprzęt dla takiego urządzenia, który w zaledwie trzech konsolach zastąpiłby wszystkie te konwencjonalne przyciski, przełączniki itp. Rozwiązanie zostało opracowane w ciągu zaledwie kilku dni i przedstawione na napisanej odręcznie koncepcji ekranu dotykowego. Zawierało zbiór programowalnych przycisków oraz trackball’a.
Prototyp ekranu dotykowego składał się z 10 przycisków. Jego budowa była możliwa przez odparowanie bardzo cienkiej warstwy miedzi na elastycznym i przezroczystym arkuszu Mylaru. Wrażliwy na dotyk obszar ekranu jest w rzeczywistości częścią obwodu elektrycznego. Kiedy użytkownik dotyka ekranu, zmienia pojemność kondensatora. Oprogramowanie oblicza różnice w pojemności w stosunku do obszarów na ekranie, których się nie dotyka i identyfikuje dokładnie, gdzie na ekranie nastąpiła zmiana.
W ostatecznej konfiguracji sterowni SPS zdecydowano się na zainstalowanie trzech głównych konsol, każdej wyposażonej w 16-przyciskowy ekran dotykowy. Działały przez 25 lat! Ta technologia jednak długo nie mogła wejść do szerszego użytku przez stosunkowo duże zapotrzebowanie na moce obliczeniowe[3].
Zobacz też
Pogram stażowy dla nauczycieli w laboratorium CERN jest niedostępny dla Polaków. Dlaczego?
Źródła
[1] Michael Calore: 20 Years Ago, Web’s Founders Ask for Funding (ang.). www.wired.com, 2010-11-12.
[2] https://home.cern/news/news/knowledge-sharing/forty-years-first-pet-image-cern
[3] https://cds.cern.ch/record/1248908
Michał Borek
Newsletter NTL
Zostaw nam swój adres email i odbierz darmowy rozdział najnowszej książki Tomasza Rożka „Akademia Superbohaterów”
Podcasty NTL
