Σχολική εκδρομή της Α΄ και Β΄ τάξης του 4 ου Λυκείου Λάρισας Γενεύη - Cern 11 Φεβ – 16 Φεβ Lio.

Παρουσίαση με θέμα: "Σχολική εκδρομή της Α΄ και Β΄ τάξης του 4 ου Λυκείου Λάρισας Γενεύη - Cern 11 Φεβ – 16 Φεβ Lio."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Σχολική εκδρομή της Α΄ και Β΄ τάξης του 4 ου Λυκείου Λάρισας Γενεύη - Cern 11 Φεβ – 16 Φεβ 2014 1 Lio

2 Η διαδρομή 2 Lio

3 1 η ημέρα Τρίτη 11/02 : ΛΑΡΙΣΑ - ΗΓΟΥΜΕΝΙΤΣΑ - VENEZIA Δευτέρα προς Τρίτη : 02:30 μετά τα μεσάνυχτα Αναχώρηση για Ηγουμενίτσα. 3 Lio

4 Ταξιδεύοντας με την ΑΝΕΚ LINES για την Βενετία Επιβίβαση στο πλοίο και αναχώρηση με πλοίο της ANEK LINES για το λιμάνι της Βενετίας. Διαν/ση εν πλω. 4 Lio

5 2 η ημέρα Τετάρτη 12/02 : VENEZIA - GENEVE 572 km 08:00 : Άφιξη στο λιμάνι της Βενετίας Πλατεία Σαν Μάρκο. Παλάτι των Δόγηδων, Γέφυρα των Στεναγμών, Πύργος του Ωρολογίου, Βασιλική του Αγίου Μάρκου. Περπάτημα στα στενά δρομάκια της Βενετίας. 5 Lio

6 Πανόραμα του Καναλιού της Τζιουντέκα και της Λεκάνης του Αγίου Μάρκου 6 Lio

7 Venezia Η Βενετία είναι χτισμένη πάνω σε ένα αρχιπέλαγος 117 νησιών σχηματισμένων από 177 κανάλια σε μια ρηχή λιμνοθάλασσα, που συνδέονται με 409 γέφυρες.αρχιπέλαγος Το κλασικό πλωτό μέσο της Βενετίας είναι η γόνδολα, αν και σήμερα χρησιμοποιείται κυρίως ως πορθμείο για διάσχιση του Κανάλε Γκράντε απουσία μιας κοντινής γέφυρας.γόνδολα Γόνδολα και γονδολιέρης στο Μεγάλο Κανάλι (Grande Canale) 7 Lio

8 Η πλατεία του Σαν Μάρκο Η Πλατεία του Αγίου Μάρκου, με το λιοντάρι να δεσπόζει πάνω στην γκρίζα στήλη, 8 Lio

9 Το παλάτι των δόγηδων Το Παλάτι των Δόγηδων, ακριβώς δίπλα στη πλατεία του Σαν Μάρκο 9 Lio

10 Η γέφυρα των στεναγμών Η περίφημη Γέφυρα των Στεναγμών, η οποία συνδέει το Παλάτι των Δόγηδων με τη Φυλακή της Δημοκρατίας. Το όνομά της το πήρε από τους θρήνους των πολιτών που καταδικάζονταν από το Συμβούλιο των Δέκα και περνούσαν από αυτή τη γέφυρα προς τα κελιά της φυλακής. 10 Lio

11 Grande Canale 11 Lio

12 Plaza di San Marko 12 Lio Grande Canale - γέφυρα Rialto

13 Βόλτα στα κανάλια 13 Lio

14 Το φημισμένο καρναβάλι της Βενετίας – βόλτα με τις γόνδολες 14 Lio

15 2 η ημέρα (συνέχεια): Venezia – Geneve 572 km 12:30 : αναχώρηση για Γενεύη. Διασχίσουμε την καταπράσινη κοιλάδα της Αόστα (Valle d' Aosta). Στάση στο Αλπικό χωριό Courmayeur. Συνεχίζοντας την διαδρομή μας θα περάσουμε το μεγάλο οδικό τούνελ Mont-Blanc. Αφιξη στην Γενεύη στις 21:00. Τακτοποίηση στα δωμάτια μας στο ξενοδοχείο ALL SEASONS ANNEMASSE. Διαν/ση. 15 Lio

16 Courmayeur στο Mont Blanc Στο διάσημο βουνό Μοντ Μπλάνκ, δύο είναι οι διασημότερες πόλεις, το Chamonix (Σαμονί, Γαλλία) και το Courmayeur στην Aosta Valley (Ιταλία). 16 Lio

17 Courmayeur 17 Lio

18 18 Lio

19 3 η ημέρα : Πέμπτη 13/02 : CERN Αναχώρηση στις 09:00 με πούλμαν για το CERN. Εκπαιδευτικό πρόγραμμα πρωί — απόγευμα Επίσκεψη στο χώρο παρασκευής αντιύλης (PS/AD). Επίσκεψη και ξενάγηση στο microcosm. Επίσκεψη και εκπαίδευση στον χώρο όπου τεστάρονται 2.000 μαγνήτες. Επίσκεψη στο control room. Στις 18:00 θα μεταφερθούμε στο κέντρο της πόλης για βόλτα. Στις 23:00 μεταφορά στο ξενοδοχείο. Διαν/ση. 19 Lio

20 CERN 20 Lio

21 4 η ημέρα : Παρασκευή 14/02 : Geneve. Αναχώρηση στις 09:00 για το CERN. Επίσκεψη στο Globe. 3D πανοραμική προβολή του φιλμ σχετικά με την δημιουργία του σύμπαντος. 11:00 : βόλτα στη πόλη της Γενεύης Καθεδρικός Ναός του Αγίου Πέτρου, Πάρκα : «Περλ ντε Λακ» και το «Μον Ρεπό», Στα υπερσύγχρονα μεγαθήρια των Διεθνών Οργανισμών, όπως τα κτίρια του Ερυθρού Σταυρού και των Ηνωμένων Εθνών. Το καμάρι της πόλης είναι το σιντριβάνι, ο πίδακας του οποίου υψώνεται στα 140m και βρίσκεται μέσα στην λίμνη Λεμάν. 21 Lio

22 Geneve 22 Lio

23 Geneve 23 Lio

24 λίμνη της Γενεύης Geneve Παλάτι των Εθνών πίδακας νερού Cern 24 Lio

25 Geneve 25 Lio

26 4 η ημέρα : Παρασκευή 14/02 : Geneve - Chamonix - Reggio Emilia 350 Κm (συνέχεια) 13:00 αναχώρηση για το πανέμορφο Αλπικό χωριό Chamonix. Άφιξη στις 14:00 στο Αλπικό χωριό. Θα έχετε την ευκαιρία να δείτε τον παγετώνα 14 εκατομμυρίων ετών και να κάνετε την βόλτα σας στο εμπορικό κέντρο. Στις 16:00 αναχώρηση και άφιξη στην Reggio Emilia στις 21:00 στο ξενοδοχείο HOLIDAY INN EXPRESS REGGIO EMILIA. Δείπνο στο ξενοδοχείο. Διαν/ση. Lio 26

27 Chamonix (Γαλλία) Tο διασημότερο χιονοδρομικό κέντρο της Γαλλίας 27 Lio

28 Reggio Emilia 28 Lio

29 Reggio Emilia 29 Lio

30 30 Lio

31 5η ημέρα : Σάββατο 15/02 : REGGIO EMILIA - ANCONA (250 Κm) - ΗΓΟΥΜΕΝΙΤΣΑ 07:30 : αναχώρηση για Ancona Άφιξη στην Ανκόνα στις 11:30. Επιβίβαση στο πλοίο της ΜΙΝΟΑΝ LINES και στις 14:00 απόπλους για την Ηγουμενίτσα. Διαν/ση εν πλω. 31 Lio

32 Ancona 32 Lio

33 6 η ημέρα : Κυριακή 16/04 : ΗΓΟΥΜΕΝΙΤΣΑ - ΛΑΡΙΣΑ 08:30 : Άφιξη στην Ηγουμενίτσα, επιβίβαση στο πούλμαν και επιστροφή στην Λάρισα. Άφιξη στη Λάρισα το μεσημέρι. 33 Lio

34 Το Cern Το Cern είναι το μεγαλύτερο Κέντρο Επιστήμης και Έρευνας στο κόσμο. Σκοπός των ερευνών που γίνονται στο Cern είναι η ανακάλυψη των συνθηκών που οδήγησαν στη δημιουργία του Σύμπαντος. Προκειμένου να απαντήσει στα ερωτήματα που αφορούν τη γέννηση του σύμπαντος, μελετά τα μικρότερα (στοιχειώδη) σωματίδια που υπήρχαν και υπάρχουν στη Φύση. Έτσι και εμείς αρχικά θα ασχοληθούμε με τα σωματίδια αυτά, καθώς και με τις δυνάμεις που αναπτύσσονται μεταξύ τους. 34 Lio

35 Ο κόσμος των στοιχειωδών σωματιδίων και οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους 35 Lio

36 Σωματίδια και αλληλεπιδράσεις Στην περιγραφή της δομής της φύσης διακρίνουμε 2 κατηγορίες σωματιδίων : τα σωματίδια που συγκροτούν την ύλη (κουάρκ και λεπτόνια) και τα σωματίδια που είναι υπεύθυνα για την μετάδοση των δυνάμεων / αλληλεπιδράσεων μεταξύ των σωματιδίων, τα οποία καλούνται φορείς των δυνάμεων. 36 Lio

37 Η ανακάλυψη των στοιχειωδών σωματιδίων το άτομο : Τον 5 ο π.Χ. αιώνα (440 π.Χ.) οι Έλληνες φιλόσοφοι Δημόκριτος και Λεύκιππος διατύπωσαν την άποψη ότι η ύλη αποτελείται από πολύ μικρά αδιαίρετα σωματίδια, τα οποία ονόμασαν άτομα. Ατομική θεωρία της ύλης : Διατυπώθηκε από τον Άγγλο χημικό Dalton τον 19 ο αιώνα (1803). Σύμφωνα με τη θεωρία αυτή τα δομικά σωματίδια της ύλης είναι τα άτομα και τα μόρια. 37 Lio

38 τα στοιχειώδη σωματίδια Ηλεκτρόνιο : Το 1897 ο Τόμσον (Thompson) ανακαλύπτει ένα βασικό δομικό λίθο της ύλης, το ηλεκτρόνιο. Πυρήνας : Στις αρχές του 20 ου αιώνα, (1911) ο Rutherford κατάφερε να δείξει ότι το άτομο έχει στο κέντρο του τον πυρήνα, ενώ στον υπόλοιπο κενό χώρο του ατόμου κινούνται τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια. (πείραμα Rutherford) 38 Lio

39 τα στοιχειώδη σωματίδια Πρωτόνιο : Το 1911 η έρευνα για τη δομή του ατόμου του υδρογόνου, οδηγεί στην ανακάλυψη του θετικά φορτισμένου αυτού σωματιδίου. Ατομικό πρότυπο του Bohr : Περιγράφεται το 1913 : το άτομο αποτελείται από τον πυρήνα, ο οποίος περιέχει πρωτόνια και από τα ηλεκτρόνια, τα οποία κινούνται σε καθορισμένες τροχιές γύρω από αυτόν. 39 Lio

40 Νετρόνιο : Το 1932 ανακαλύπτεται ότι στον πυρήνα εκτός από τα πρωτόνια περιέχονται και τα νετρόνια, τα οποία είναι ηλεκτρικά ουδέτερα με βάρος περίπου ίδιο με τα πρωτόνια. Νετρίνο : Η ύπαρξή του επιβεβαιώθηκε το 1956. Είναι ηλεκτρικά ουδέτερο σωματίδιο και αρκετά ελαφρύ. Το 1962 ανακαλύπτονται διαφορετικά είδη νετρίνου. τα στοιχειώδη σωματίδια 40 Lio

41 Κουάρκ : Το 1961 προτείνεται η άποψη ότι τα πρωτόνια και τα νετρόνια αποτελούνται από μικρότερα σωματίδια τα κουάρκ (τα οποία συνολικά είναι 6). Κουάρκ Κάθε πρωτόνιο και κάθε νετρόνιο (σωματίδια που ονομάζονται αδρόνια) αποτελείται από 3 κουάρκ. τα στοιχειώδη σωματίδια 41 Lio

42 η 1η γενιά των στοιχειωδών σωματιδίων Η ΦΥΣΙΚΗ ΤΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ, χρειάζεται μόνο 4 βασικούς δομικούς λίθους για να χτίσει τον σημερινό κόσμο: το άνω (up) και το κάτω (down) κουάρκ, Το ηλεκτρόνιο (e) και το νετρίνο (ν). Το ηλεκτρόνιο και το νετρίνο ονομάζονται λεπτόνια (από την λέξη "λεπτός"). 42 Lio

43 Νέες γενιές σωματιδίων Τα 4 σωματίδια της 1 ης γενιάς σχηματίζουν, όπως είπαμε ήδη, το σύνολο της ύλης του σημερινού σύμπαντος. Όμως σε πειράματα που έχουν γίνει από το 1945 και μετά, σε συγκρούσεις μεταξύ σωματιδίων υψηλής ενέργειας, ανακαλύφθηκαν πολλά νέα σωματίδια με πολύ μικρή διάρκεια ζωής, αλλά μεγαλύτερης μάζας. Τα σωματίδια αυτά πιστεύουμε ότι υπήρξαν και κατά τη διάρκεια των πρώτων δευτερολέπτων της δημιουργίας του σύμπαντος, αλλά στη συνέχεια εξαφανίστηκαν. Αποτελούν τη 2 η και 3 η γενιά σωματιδίων και είναι : 4 λεπτόνια : το μιόνιο, το ταυ και τα νετρίνα τους και 4 κουάρκ : το γοητευτικό (charm) και το παράξενο (strange), το υψηλό (top) και το χαμηλό (bottom). Lio 43

44 Συνολικά Λαμβάνοντας υπόψη μας την ύπαρξη και των αντισωματιδίων : σε κάθε σωματίδιο αντιστοιχεί άλλο ένα, με ίδια μάζα και αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο, θα μπορούσαμε να πούμε ότι συνολικά 24 σωματίδια αποτελούν τους βασικούς δομικούς λίθους του σύμπαντος, από τη γέννησή του μέχρι σήμερα. 44 Lio

45 Γιατί εξαφανίστηκαν τα σωματίδια της 2 ης και 3 ης γενιάς; Τα στοιχεία αυτά εξαφανίστηκαν τις πρώτες στιγμές μετά την «Μεγάλη Έκρηξη». Ποιος ήταν ο ρόλος τους στη δημιουργία του Σύμπαντος; Ποιες οι δυνάμεις που αναπτύχθηκαν μεταξύ τους ; Απαντήσεις στα ερωτήματα αυτά θα δώσουμε μόνο αν καταφέρουμε να δημιουργήσουμε τις ίδιες ακριβώς συνθήκες που επικράτησαν και κατά τη διάρκεια αλλά και μετά από την «Μεγάλη Έκρηξη». Αυτό επιχειρείται στο CERN : η αναπαράσταση της γέννησης του Σύμπαντος. 45 Lio

46 Το σωματίδιο που λείπει Όλα τα υπάρχοντα σωματίδια κατά τη διάρκεια της «Μεγάλης Έκρηξης» κινούνταν με ταχύτητες ίσες με αυτές του φωτός. Αυτό δεν συμβαίνει σήμερα. Η εξήγηση της διαφοράς αυτής είναι ότι τη στιγμή της έκρηξης τα σωματίδια αυτά δεν είχαν μάζα (ήταν άμαζα). Στη συνέχεια όμως απέκτησαν μάζα. Πως συνέβει αυτό ; Όλα τα υπάρχοντα σωματίδια κατά τη διάρκεια της «Μεγάλης Έκρηξης» κινούνταν με ταχύτητες ίσες με αυτές του φωτός. Αυτό δεν συμβαίνει σήμερα. Η εξήγηση της διαφοράς αυτής είναι ότι τη στιγμή της έκρηξης τα σωματίδια αυτά δεν είχαν μάζα (ήταν άμαζα). Στη συνέχεια όμως απέκτησαν μάζα. Πως συνέβει αυτό ; 46 Lio

47 Το σωματίδιο που λείπει Η πρόταση του Higgs και άλλων επιστημόνων είναι ότι τα πάντα γύρω μας -όλα τα σωματίδια του σύμπαντος- είναι βυθισμένα μέσα σε μια αόρατη, τεράστια δεξαμενή, γεμάτη με ένα νέο είδος σωματιδίων που δεν έχει ακόμα ανακαλυφθεί, τα σωματίδια Higgs. Κάθε φορά που όλα τα υπόλοιπα σωματίδια μετακινούνται από το σημείο Α στο σημείο Β, προσκρούουν συνεχώς πάνω σε σωματίδια Higgs, με αποτέλεσμα να επιβραδύνεται η κίνησή τους, όπως γίνεται με την κίνηση μέσα σε παχύρευστο υγρό· δηλαδή κατά κάποιο τρόπο τα σωματίδια Higgs έδωσαν μάζα στα μέχρι εκείνη τη στιγμή άμαζα υπόλοιπα σωματίδια. 47 Lio

48 Το σωματίδιο Higgs Για να δημιουργηθεί το εν λόγω σωματίδιο στο εργαστήριο θα πρέπει τα πρωτόνια να επιταχυνθούν σχεδόν ως στην ταχύτητα του φωτός και να συγκρουστούν μεταξύ τους. Αυτό ακριβώς κάνει ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων στο CERN, προκαλώντας τις ίδιες συνθήκες με αυτές που επικράτησαν τη στιγμή της «Μεγάλης Έκρηξης» του Bing Bang. 48 Lio

49 49

50 50

51 Οι αλληλεπιδράσεις ανάμεσα στα δομικά σωματίδια της ύλης Στην καθημερινή ζωή μας, αντιλαμβανόμαστε ένα σχετικά μεγάλο αριθμό διαφορετικών δυνάμεων: ηλεκτρικές, βαρυτικές, μαγνητικές, τριβής κ.α. Πιστεύουμε όμως ότι όλο αυτό το πλήθος των διαφορετικών αλληλεπιδράσεων που συναντάμε στην ύλη, μπορεί να καταταχθεί σε τέσσερις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις οι οποίες είναι: η βαρυτική η ηλεκτρομαγνητική η ισχυρή πυρηνική και η ασθενής πυρηνική 51 Lio

52 Οι αλληλεπιδράσεις Βαρυτική : Αυτή η δύναμη είναι υπεύθυνη για τη συγκρότηση των γαλαξιών, είναι αυτή που ασκείται μεταξύ όλων των πλανητών και γενικότερα των υλικών σωμάτων και είναι πάντοτε ελκτική. Ηλεκτρο-μαγνητική : Είναι υπεύθυνη για τη συγκρότηση των ατόμων: τα ηλεκτρόνια περιφέρονται γύρω από τον πυρήνα του ατόμου, συγκρατούμενα από την ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση. Ασκείται μεταξύ όλων των σωμάτων που έχουν ηλεκτρικό φορτίο. 52 Lio

53 Ισχυρή Πυρηνική : Είναι υπεύθυνη για την συγκρότηση των πυρήνων των ατόμων. Αυτή συγκρατεί τα πρωτόνια και τα νετρόνια ώστε να σχηματίσουν τον πυρήνα. Ουσιαστικά είναι η δύναμη ανάμεσα στα quarks. Ασθενής Πυρηνική : Είναι η δύναμη που αναπτύσσεται ανάμεσα στα λεπτόνια. Οι πυρηνικές αντιδράσεις βασίζονται στη δύναμη αυτή. Οι αλληλεπιδράσεις 53 Lio

54 Οι αλληλεπιδράσεις Ισχυρή Υπεύθυνη για το σχηματισμό των πυρήνων Ηλεκτρο-μαγνητική Υπεύθυνη για το σχηματισμό ατόμων και μορίων Ασθενής Υπεύθυνη για τη διάσπαση πυρήνων (ραδιενέργεια) Βαρυτική Υπεύθυνη για την κίνηση πλανητών 54 Lio

55 Στη σύγχρονη φυσική οι αλληλεπιδράσεις των σωματιδίων περιγράφονται ως ανταλλαγή ειδικών σωματιδίων πεδίου (ή κβάντων πεδίου), που λέγονται φορείς της δύναμης (Μποζόνια) Οι αλληλεπιδράσεις 55 Lio

56 56

57 Η Ισχύς των Αλληλεπιδράσεων Πιο ισχυρή από όλες είναι η Ισχυρή Πυρηνική Αλληλεπίδραση. η Ηλεκτρομαγνητική είναι περίπου 100 (για πιο ακρίβεια 137) φορές ασθενέστερη η Ασθενής Πυρηνική Δύναμη είναι 100.000 φορές πιο ασθενής από τη Ισχυρή. Για τη Βαρυτική Αλληλεπίδραση, πραγματικά η ισχύς της είναι τραγικά μικρή: είναι 10 38 (η μονάδα ακολουθούμενη από 38 μηδενικά!) φορές πιο ασθενής από την Ισχυρή. 57 Lio

58 Το Καθιερωμένο Μοντέλο Η θεωρία του καθιερωμένου προτύπου είναι η θεωρία που προσπαθεί να ενοποιήσει τις ισχυρές, ασθενείς και ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις, και να τις περιγράψει με έναν ενιαίο τρόπο, ως τρεις διαφορετικές εκφάνσεις μίας και μοναδικής δύναμης. Απαραίτητη προϋπόθεση για να επιβεβαιωθεί η θεωρία αυτή είναι η ύπαρξη του σωματιδίου του Higgs 58 Lio

59 Το Καθιερωμένο Μοντέλο Για να αποδειχθεί το μοντέλο αυτό πειραματικά χρειάζεται επιτάχυνση και κρούσεις σωματιδίων σε πολύ υψηλές ενέργειες (> TeV), με σκοπό τη δημιουργία του συγκεκριμένου σωματιδίου. Κάτι τέτοιο επιτυγχάνεται πλέον στο CERN. 59 Lio

60 60

61 61

62 62

63 Video : Video : «τα στοιχειώδη σωματίδια και οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους» 63 Lio

64 Τι είναι το CERN ; Ένα Εργαστήριο για την Υφήλιο Το CERN είναι το Ευρωπαϊκό Εργαστήριο για τη Φυσική των Στοιχειωδών Σωματιδίων, το μεγαλύτερο στον κόσμο ερευνητικό κέντρο του είδους του. Ιδρύθηκε το 1954 με τη συνεργασία 12 χωρών. Σήμερα 20 κράτη-μέλη συνεργάζονται στην έρευνα που πραγματοποιείται στο CERN. 64 Lio

65 Το Εργαστήριο βρίσκεται στα Γαλλοελβετικά σύνορα, δυτικά της Γενεύης. Ο επιταχυντής LHC έχει περιφέρεια 27 km. Δεν είναι ορατός από ψηλά επειδή βρίσκεται κάτω από το έδαφος σε βάθος μεταξύ 50 – 150 m. Τα μόνα ορατά σημεία είναι τα κτίρια στα 8 σημεία σύγκρουσης των σωματιδιων. Που βρίσκεται το CERN ; 65 Lio

66 66

67 Με τι ασχολείται το CERN ; (Ποιο το αντικείμενο της έρευνας που γίνεται σ’αυτό;) Έργο του CERN είναι η καθαρή επιστήμη, η διερεύνηση των πλέον θεμελιωδών ερωτημάτων για τη Φύση. Τι είναι η ύλη; Από πού προέρχεται; Ποιες δυνάμεις την αναγκάζουν να σχηματίσει άστρα, πλανήτες και ανθρώπινα όντα; Lio 67

68 Ποιοι εργάζονται στο CERN ; Γύρω στους 6500 επιστήμονες, δηλαδή σχεδόν το 50% των επιστημόνων σ' όλο τον κόσμο που ασχολούνται με τα σωματίδια, χρησιμοποιούν τις εγκαταστάσεις του CERN. Οι επιστήμονες αυτοί εκπροσωπούν 500 πανεπιστήμια και πάνω από 80 εθνικότητες. πολλοί ταλαντούχοι νέοι επιστήμονες και μηχανικοί εκπαιδεύονται σε κάθε είδους νέα τεχνολογία. Οι περισσότεροι από αυτούς συνεχίζουν την καριέρα τους στη βιομηχανία. Lio 68

69 Να εξηγήσουν τη γέννηση του Σύμπαντος. Πώς δημιουργήθηκε το σύμπαν; Πρόκειται για ένα αιώνιο ερώτημα, με απαντήσεις που ξεπερνούν κάθε φαντασία. Όλοι μιλούν για το περίφημο Big Bang. Τι είναι όμως αυτό; Τι ακριβώς συνέβη; Πως το σύμπαν πήρε τη σημερινή του μορφή ; Ποια σωματίδια και ποιες δυνάμεις συμμετείχαν στη δημιουργία του ; Τι προσπαθούν να ανακαλύψουν στο CERN ; Lio 69

70 Τι είναι το Bing Bang ; “Το Big Bang με τον σημερινό τρόπο σκέψης είναι κάτι σαν το σημείο εκκίνησης, η στιγμή που δημιουργήθηκε το σύμπαν. Πώς συνέβη αυτό και τι ακριβώς υπήρχε εκείνη τη χρονική στιγμή εκεί, είναι κάτι που δεν είναι ακόμη απόλυτα γνωστό”. Lio 7070

71 Πως θα το πετύχουν αυτό ; Μόνο αν αναπαραστήσουμε στο εργαστήριο τις πρώτες στιγμές αμέσως μετά το Bing Bang, θα μπορέσουμε να δώσουμε τις κατάλληλες απαντήσεις. Αυτός είναι και ο σκοπός των πειραμάτων που γίνονται στις εγκαταστάσεις του CERN. Να αναπαραστήσουν τη γέννηση του Σύμπαντος, να ξαναδημιουργήσουν στο εργαστήριο τώρα, όλες τις συνθήκες και όλα τα γεγονότα που συνέβησαν κατά τη γέννησή του. Lio 7171

72 Με ποια διαδικασία ; Επιταχύνοντας τα σωματίδια σε πολύ μεγάλες ενέργειες και κάνοντάς τα να συγκρούονται πάνω σε ακίνητους στόχους ή μεταξύ τους, οι φυσικοί μπορούν να αναπαραστήσουν τις πρώτες στιγμές αμέσως μετά το Bing Bang και να ανακαλύψουν τις δυνάμεις που ασκούνται μεταξύ των σωματιδίων. Επίσης προσπαθούν να ανακαλύψουν ποια σωματίδια δημιουργήθηκαν κατά τη στιγμή του Bing Βang και με ποιο τρόπο αυτά στη συνέχεια αλληλεπέδρασαν και δημιούργησαν το Σύμπαν με τη σημερινή του μορφή. Lio 7272

73 Ποια εργαλεία χρησιμοποιεί η επιστήμη στο Cern ; Τα εργαλεία του Εργαστηρίου είναι 1. οι επιταχυντές σωματιδίων και 2. οι ανιχνευτές - καταγραφείς Τα εργαλεία αυτά συγκαταλέγονται μεταξύ των πιο μεγάλων και περίπλοκων επιστημονικών οργάνων του κόσμου. Οι επιταχυντές και οι ανιχνευτές αποτελούν τα "μικροσκόπια", που μας επιτρέπουν να "δούμε" τα μικρά σωματίδια του ατομικού πυρήνα, που καλύπτουν το 0.01% του όγκου του ατόμου. Lio 7373

74 Οι επιταχυντές Οι επιταχυντές χρησιμοποιούν πολύ ισχυρά ηλεκτρικά πεδία για να δώσουν ενέργεια σε μια δέσμη σωματιδίων. Μαγνητικά πεδία χρησιμοποιούνται για να κρατούν τις δέσμες εστιασμένες και, στην περίπτωση των κυκλικών επιταχυντών, να οδηγούν τα σωματίδια στην κυκλική τροχιά τους. Lio 7474

75 o LHC Ο μεγαλύτερος επιταχυντής του CERN, ο LHC (Large Hadron Collider, «Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων ( Συγκρουόμενων Δεσμών Αδρονίων») έχει περιφέρεια 27 χιλιομέτρων και σε βάθος μεταξύ 50 και 175 μέτρων περίπου. Εγκαταστάθηκε στο tunnel του προηγούμενου επιταχυντή LEP (Large Electron Positron collider, "Μεγάλος επιταχυντής Συγκρoυομένων δεσμών Ηλεκτρονίων και Ποζιτρονίων"). Άρχισε να λειτουργεί το καλοκαίρι του 2008 και μετά από μία ζημιά που υπέστη επαναλειτούργησε το 2009. Ο επιταχυντής χρησιμοποιείται κυρίως για την έρευνα φαινομένων που θα προκύψουν από τη σύγκρουση δεσμών πρωτονίων-πρωτονίων, σε πολύ μεγάλες ενέργειες (7 ΤeV), όπως αποκαλύπτει και το όνομά του. πρωτονίωνΤeV Lio 75

76 Κατά μήκος του επιταχυντή LHC υπάρχουν ειδικές πειραματικές διατάξεις που περιλαμβάνουν μαγνήτες των οποίων σκοπός είναι να κατευθύνουν και να επιταχύνουν δέσμες στοιχειωδών σωματιδίων. Για τη λειτουργία και ψύξη αυτών των ιδιαίτερων μαγνητών απαιτείται εξαιρετικά χαμηλή θερμοκρασία· έτσι, χρησιμοποιείται υγρό άζωτο και ήλιο που ψύχουν τους μαγνήτες σε θερμοκρασία -271 ο C. Η θερμοκρασία αυτή είναι μόλις 2 βαθμούς πάνω από το απόλυτο 0 (πλήρης απουσία θερμότητας) και το περιβάλλον αυτό είναι πιο ψυχρό και από το διάστημα! η θερμοκρασία στον LHC Lio 76

77 Για τα πειράματα, απαιτείται η επιτάχυνση δύο δεσμών πρωτονίων σε ταχύτητες σχεδόν ίσες με την ταχύτητα του φωτός. Η επίτευξη αυτών των ταχυτήτων είναι ο κύριος σκοπός του LHC Για να καταλάβουμε πόσο μεγάλη είναι η ενέργεια, κάθε δέσμη έχει ενέργεια ισοδύναμη με την κινητική ενέργεια ενός μικρού πλοίου 10 000 τόννων που κινείται με ταχύτητα 30 km/h ή 450 αυτοκινήτων 2 τόννων που κινούνται με ταχύτητα 100 km/h. Οι ενέργειες των σωματιδίων στον LHC Lio 77

78 Οι συγκρούσεις των σωματιδίων Τα σωματίδια που επιταχύνονται, οδηγούνται να συγκρουστούν ή επάνω σε ακίνητους στόχους ή και μεταξύ τους, με αποτέλεσμα να προκαλούν τη δημιουργία νέων θραυσμάτων – σωματιδίων. Πολύ μεγάλη ποσότητα ενέργειας συγκεντρώνεται σε απειροελάχιστο χώρο. Αυτή η μεγάλη συγκέντρωση της ενέργειας δημιουργεί νέα ασταθή σωματίδια που μπορούμε να μελετήσουμε, ανοίγοντας νέους δρόμους στην κατανόηση των μυστικών της Φύσης. Lio 78

79 Πως καταγράφονται τα αποτελέσματα των συγκρούσεων ; Η καταγραφή των αποτελεσμάτων των συγκρούσεων των 2 δεσμών γίνεται χάρη στους ανιχνευτές, που είναι τοποθετημένοι γύρω από τα σημεία σύγκρουσης. Οι ανιχνευτές αποτελούνται από διαδοχικά στρώματα σαν φλοιοί κρεμμυδιού. Είναι μεγάλοι σαν κτίρια και γεμάτοι με πολύπλοκα ηλεκτρονικά. Lio 79

80 Οι καταγραφείς - ανιχνευτές Οι συγκρούσεις γίνονται ακριβώς στο κέντρο των ανιχνευτών και στα διαφορετικά στρώματά τους καταγράφονται διαφορετικές ιδιότητες των εξερχομένων σωματιδίων. Στο κέντρο τους υπάρχουν οι καταγραφής τροχιών, οι οποίοι παρακολουθούν τη διαδρομή των σωματιδίων. Ακολουθούν όργανα μέτρησης της ενέργειας, τα καλορίμετρα. Το τελευταίο στρώμα του ανιχνευτή περιέχει όργανα προσδιορισμού του είδους του κάθε σωματιδίου. Lio 80

81 Η βασική ιδέα λειτουργίας των ανιχνευτών σωματιδίων επεξηγείται στο παρακάτω παράδειγμα: ανιχνευτών σωματιδίων Ενα αόρατο λεωφορείο προκαλεί μια σειρά από καταστροφές κατά το πέρασμά του μέσα από ένα χωριό. Οι ένοικοι των κατεστραμμένων σπιτιών τρέχουν στο πλησιέστερο τηλέφωνο για να ειδοποιήσουν την αστυνομία. Η αστυνομία καταγράφει τη θέση και τον χρόνο των κλήσεων. Από το χρόνο που μεσολάβησε μέχρι να γίνουν τα τηλεφωνήματα και από τη θέση των τηλεφώνων, γίνεται ο εντοπισμός των καταστροφών και ανασυντίθεται η πορεία του λεωφορείου. Πώς βλέπουμε τα σωματίδια; 8181

82 Κατά μήκος της περιφέρειας του επιταχυντή LHC υπάρχουν συνολικά 6 πειράματα – ανιχνευτικές διατάξεις, δύο μεγάλες (ATLAS και CMS), και 4 μικρότερες (LHCb, ALICE, TOTEM και LHCf) Οι ανιχνευτές Lio 8282

83 VideoVideo : Ο επιταχυντής LHC Lio 8383

84 ο ATLAS Πρόκειται για μία τεράστια ανιχνευτική διάταξη σε συγκεκριμένο σημείο της περιφέρειας του επιταχυντή LHC. Πρόκειται για έναν κύλινδρο «ξαπλωμένο» με μήκος 46m και διάμετρο 25m που έχει βάρος περίπου 7.000 τόνους. Στην πραγματικότητα αποτελείται από πολλά στρώματα ανιχνευτών. Lio 8484

85 Ο ATLAS είναι ένας ανιχνευτής που σκοπό έχει να προσδιορίσει τις ενέργειες, τις διευθύνσεις καθώς και την ταυτότητα των σωματιδίων που θα παραχθούν από τις συγκρούσεις των δύο δεσμών πρωτονίων. Αναμένονται γύρω στο 1.000.000.000 συγκρούσεις το δευτερόλεπτο και ο ρυθμός μεταφοράς των δεδομένων θα είναι ισοδύναμος με 20 τηλεφωνικές συνδιαλέξεις όλων των κατοίκων της Γης συγχρόνως. ο ATLAS Lio 85

86 Οι ανιχνευτές στο εσωτερικό του ATLAS Εσωτερικός ανιχνευτής : μετράει την ορμή και καταγράφει τη τροχιά των φορτισμένων σωματιδίων Καλορίμετρα : μετράνε την ενέργεια των σωματιδίων Φασματόμετρα μιονίων : αναγνωρίζουν και μετρούν τις ορμές των μιονίων Σύστημα μαγνητών : καμπυλώνει τις τροχιές των φορτισμένων σωματιδίων για τη μέτρηση της ορμής τους Lio 86

87 VideoVideo : 10 Σεπτεμβρίου 2008 Lio 87

88 Το πείραμα ATLAS : ο σκοπός Οι επιστήμονες του ATLAS θα προσπαθήσουν να εξηγήσουν τη δημιουργία της μάζας των κουάρκ και των λεπτονίων. Τα κουάρκ είναι τα βασικά συστατικά των πρωτονίων και νετρονίων που αποτελούν τον πυρήνα του ατόμου, ενώ τα λεπτόνια είναι η δεύτερη βασική ομάδα των στοιχειωδών σωματιδίων, που περιλαμβάνει ανάμεσά τους το ηλεκτρόνιο.δημιουργία της μάζαςκουάρκ και των λεπτονίων O κύριος σκοπός του πειράματος ATLAS είναι η ανακάλυψη του μποζονίου higgs και η διερεύνηση των ιδιοτήτων του. Lio 8

89 Γιατί αναζητούμε το σωματίδιο Higgs ; Η επιθυμία μια τέτοιας διερεύνησης πηγάζει από το γεγονός ότι οι βασικοί λίθοι της ύλης, τα κουάρκ και τα λεπτόνια, πιστεύεται ότι αποκτούν τη μάζα τους μέσω της αλληλεπίδρασης με αυτό το σωματίδιο higgs Ακόμα και στη περίπτωση που το πεδίο higgs δεν είναι η τελική απάντηση στο πρόβλημα της δημιουργίας της μάζας, το πείραμα ATLAS θα μας οδηγήσει στη σωστή απάντηση. Lio 89

90 Το σωματίδιο του Higgs είναι αυτό το οποίο έδωσε μάζα σε όλα τα υπόλοιπα σωματίδια μετά το Bing Bang, δηλαδή το σωματίδιο που κατά κάποιο τρόπο είναι υπεύθυνο για την σημερινή μορφή του σύμπαντος. Το σωματίδιο αυτό δεν υπάρχει πλέον, υπήρξε μόνο στα πρώτα εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου αμέσως μετά το Bing Bang. Για τον λόγο αυτό στο CERN γίνεται προσπάθεια να παραχθεί ξανά προκειμένου να μελετηθεί η συνεισφορά του στη γέννηση του Σύμπαντος. Το σωματίδιο Higgs Lio 9090

91 VideoVideo : το πείραμα του αιώνα 9191 Lio

92 Ποια τα πρακτικά οφέλη από την βασική έρευνα που γίνεται στο CERN ; Το CERN βρίσκεται στην πρωτοπορία της ανθρώπινης αναζήτησης για τη γνώση. Αναπτύσσει την εκπαίδευση σε θέματα υψηλής τεχνολογίας. Οι απαιτήσεις των επιστημονικών στόχων των ερευνών που γίνονται στο εργαστήριο αυτό, προαπαιτούν την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών, οι οποίες θα βρουν αργότερα εφαρμογή σε πολλούς τομείς της καθημερινής μας ζωής, Lio 92

93 Τα οφέλη της έρευνας στο CERN Εκπαιδεύονται φοιτητές που με τη σειρά τους θα χρησιμοποιήσουν τις γνώσεις αυτές σε διάφορους τομείς των θετικών επιστημών, την ιατρική, την πολιτική οικονομία, την τεχνολογία της επικοινωνίας. Από το πεδίο της επιστήμης των υλικών μέχρι τους υπολογιστές, η φυσική των σωματιδίων απαιτεί εξαιρετικές επιδόσεις, κάνοντας το CERN ένα πραγματικό πεδίο πειραματισμού και ελέγχου για τη βιομηχανία. Lio 93

94 Τα οφέλη της έρευνας στο CERN Χάρη στη βασική έρευνα που γίνεται στο Cern μπορούν πλέον να κατασκευαστούν : Επιταχυντές σωματιδίων που φτάνουν την ταχύτητα του φωτός. Υπερευαίσθητοι ανιχνευτές με τεράστιες δυνατότητες μέτρησης ενέργειας, μάζας και ορμής. Υπολογιστές που μπορούν να επεξεργαστούν τόνους δεδομένων σε ελάχιστο χρόνο. Lio 9494

95 Τα οφέλη της έρευνας στο CERN Η ιδέα του παγκόσμιου ιστολογίου (World Wide Web ή www) ξεκίνησε στο CERN τον Μάρτιο του 1989. Ο αρχικός σκοπός ήταν να έρχονται εύκολα σε επαφή επιστήμονες από όλα τα μέρη του κόσμου, που συμμετέχουν σε προγράμματα του CERN. Γρήγορα ο WWW έγινε ο δημοφιλέστερος διακομιστής του Internet. Ανακαλύφτηκε το Internet 2 ης γενιάς (GRID) με σκοπό την αποθήκευση των δεδομένων που παράγονται από τα πειράματα. Επιτυγχάνονται πλέον τεράστιες ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων. Lio 9595

96 Τα οφέλη της έρευνας στο CERN Στην Ιατρική : νέα ακτινοδιαγνωστικά μηχανήματα, στα οποία έχει μειωθεί η απορροφούμενη ακτινοβολίας στο ελάχιστο. τομογράφοι για την έγκυρη διάγνωση μεταβολών στους ιστούς. βομβαρδιστές όγκων με τεράστια ακρίβεια. Lio 9696

97 Τα οφέλη Στο Cern γίνεται μια πολύ μεγάλης έκτασης έρευνα με σκοπό την αποκάλυψη του μυστηρίου της γέννησης του Σύμπαντος. Στην πορεία όμως που ακολουθείται, γεννιούνται πάρα πολλά προβλήματα και ερωτήματα που αφορούν σε οποιονδήποτε τομέα της επιστήμης και της τεχνολογίας, τα οποία είναι απαραίτητο να απαντηθούν και να λυθούν. Έτσι κατασκευάζονται μηχανές, εφευρίσκονται μέθοδοι και πρακτικές, δίνονται λύσεις που εφαρμόζονται με μεγάλη επιτυχία στην Ιατρική, στην Τεχνολογία, στη Βιομηχανία, αλλά και σε άλλους τομείς της επιστήμης που αρχικά κανείς δεν μπορούσε να διανοηθεί ότι θα είχαν εφαρμογή. Όλα αυτά τα παράπλευρα οφέλη πιθανόν να είναι μεγαλύτερα και από τα οφέλη που σχετίζονται άμεσα με τον αρχικό σκοπό της έρευνας. Lio 9797

98 CERN τεχνολογίες - καινοτομίες 3 κατηγορίες τεχνολογίας Lio 9898

99 Οφέλη του Cern Επεκτείνει τα όρια της γνώσης Αναπτύσσει νέες τεχνολογίες: Επιταχυντές, ανιχνευτές, ηλεκτρονικοί υπολογιστές, web & Grid, στην ιατρική διάγνωση και θεραπεία Εκπαιδεύει νέους επιστήμονες και μηχανικούς Ενώνει ανθρώπους διαφορετικών λαών με διαφορετικές κουλτούρες. Lio 9

100 VideoVideo : Ιούλιος 2012 : Η ανακάλυψη του σωματιδίου του Higgs Lio 100

101 Τέλος Λιόντος Ιωάννης - Χημικός Δεκέμβριος 2013 Lio 101