Egy hét a CERN-ben

MEGOSZTÁS

Ha tetszett a cikk, akkor nyugodtan oszd meg ismerőseiddel, valószínű ők is örülni fognak neki.

Több hónap kihagyás után egy érdekes beszámolóval jelentkezem. 2013.01.25. és 2013.02.01. között a Debreceni Egyetem pár vegyészmérnök hallgatója kivételes lehetőséghez jutott, mégpedig hogy egy szakmai intézetlátogatás révén bebarangolhassák a svájci CERN-t és tanúi lehessenek a létesítményben folyó munkának.

A beszámoló eredeti szerzői Bakos Gabriella és Pataki Henrietta, mindketten a Debreceni Egyetem Természettudományi és technológiai kar III. évfolyamos hallgatói vegyészmérnök BSc szakon. Ez úton köszönném meg nekik, hogy írásuk segítségével részese lehettem ennek az útnak, és az ott tapasztaltaknak. A személyes hangvétel nem véletlen, a szerzőpáros saját szemszögét képviseli.

Tanulmányi utunk során nagyszerű hetet tölthettünk el Svájcban, ahol több napon keresztül belátást nyerhettünk a világ legnagyobb részecskegyorsítójának működtetésébe, kutatásaiba, történetébe. Régi vágyunk volt, hogy egyszer eljuthassunk a CERN-be, amely most beteljesülhetett a pályázat által. Tizenegyen vettünk részt ezen a felejthetetlen utazáson, ahol olyan élményekkel gazdagodtunk, melyeket kamatoztatni tudunk további tanulmányaink során illetve a munkaerőpiacon.

World Wide Web

Leendő vegyészmérnökökként közel áll hozzánk ez a kutatási terület. Hiszen a kémia és a fizika nem létezne a másik nélkül. A CERN-ben való kutatások változásokat hoztak a tudományban, új dolgokat hoztak létre és fedeztek fel. Ezekkel a kutatásokkal szerettünk volna közelebbről is megismerkedni, amire most lehetőségünk adódott. A CERN az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet, a részecskefizikai kutatások európai szervezete, a világ legnagyobb részecskefizikai laboratóriuma (LHC) és a World Wide Web (WWW vagy röviden Web) születési helye is itt található. 1954-ben 12 ország alapította, ma már 20 ország tagja (Magyarország 1992-ben csatlakozott).

CERN tagállamok

3000 alkalmazott dolgozik itt, évente több mint 9500 felhasználója van. Éves költségvetése közel 1100MCHF (200milliárd Ft). A CERN 20 tagországa 18 különböző különböző hivatalos nyelvet használ. A 80 országból érkező kutatók közel 100 nyelven beszélnek. A CERN hivatalos munkanyelvei az angol és a francia. CERN feladata nem más, mint részecskegyorsítók építése és üzemeltetése a fizikai kutatások számára.

CERN logo

Az eddigi tanulmányaink során megtanulhattuk, hogy az atomot protonok, elektronok és neutronok alkotják. Ebből kiindulva beláthatjuk, hogy a hidrogénatom egy nehéz, pozitív töltésű protonból, valamint egy könnyű, negatív töltésű elektronból áll. Köztük elektromágneses kölcsönhatás lép fel, ez tartja össze az atomot. Az elektromágneses kölcsönhatást a tömeg nélküli fotonok közvetítik, amelyek a protonok és az elektronok között mozognak. A foton részecske és hullámtermészetű is. Az energia növelésével a részecske jelleg kerül előtérbe. 1931-ben Ernest Orlando Lawrence megalkotta a ciklotront, mely egy olyan berendezés, amelyben az elektromos és mágneses tér tulajdonságait felhasználva fel tudta gyorsítani a protonokat 80000eV energiára.

CERN

Az évek során egyre nagyobb méretű, sugarú, és így egyre nagyobb energiájú szinkrotronokat építettek, amelyek egyrészt drágák voltak, más részt nagyobb hely kellett a megépítésükhöz és működtetésükhöz. Ezen okok miatt szükség volt egy nemzetközi szervezetre, ahol a világ tudósai kutathatnak. Az egyik ilyen szervezet, a világ tudósainak kutatólaboratóriuma, a CERN. A CERN-ben állapították meg az atommag legfontosabb tulajdonságait, rengeteg új részecskét hoztak létre a protonok ütköztetésével, valamint azt is megállapították, hogy a protonok és neutronok kisebb egységekből, kvarkokból állnak. Ezek a kvarkok nem létezhetnek, csak hadronokba zárva. Ilyen kvarkok a neutron és a proton is, innen ered az LHC (A Nagy Hadron-ütkoztető) elnevezés is.  Az LHC-vel töltött részecskéket gyorsítanak fel elektromos feszültséggel nagy energiára. Ilyen gyorsító tulajdonképpen a TV képcsöve is, amely elektronokat gyorsít. Persze itt sokkal nagyobb energiákra gyorsítják a részecskéket. Sajnos nem volt lehetőségünk a saját szemünkkel megtekinteni ezt a „gépet”, mivel jelenleg is működésben van és nagy a radioaktív sugárzás. De a vezetőnk levitt minket 80 méterrel a föld alá, ahol szemügyre vehettük hogyan is működik ez a berendezés, mik az elvei. 27 km hosszú kör alakú berendezés, mely 3 méter átmérőjű. Azért helyezték el a föld alá, mert ezzel is csökkenteni tudják a rá eső zavaró kozmikus sugárzásokat. A gyorsító egy szinkrotron, mely kör alakú pályán gyorsítja fel a részecskéket a fénysebesség közelébe. A részecskék a kerület mentén több csomagban keringenek, a gyorsító ezeket a részecskecsomagokat több óráig keringeti mindkét irányban két olyan csőben, amelyben nagy vákuum van. A gyorsító kerületén négy nagy detektor található, azok középpontjában a részecskenyalábok pályáját keresztezik, lehetővé téve a részecskék ütközését. Kétféle ütközést hoznak létre, egyikben protont ütköztetnek protonnal, míg másikban ólomatommagot ólomatommaggal. Lehetőségünk nyílt fényképet készíteni az LHC élethűnagyságú keresztmetszetének képe előtt. A kutatók új fizikai eredményeket remélnek, melyek szinte alapvetően módosíthatják az anyag legmélyebb szerkezetéről és az Univerzum születéséről alkotott képünket. A kísérletben használt csúcstechnológiákkal a jövőben az orvosi diagnosztikában, nagyméretű adatbázisok feldolgozásában vagy a biztonságtechnikában is találkozhatunk. 

CERN interior

A fizikus és a vegyészmérnök testvérszakma, így mi is részt vehetünk a kutatásokban. Mi is érdekeltek vagyunk a molekulák, atomok felépítésében, mivel az elvégzendő feladataink skálája igen széles: az atomok, molekulák szintjétől egészen a teljes vegyipari termelés szintjéig terjedhet. Foglalkozhatunk akár folyamatirányítással is, a CERN-ben ebbe is belekóstolhattunk. A vezetőnk, Szillasi Zoltán, nagyon motiváló előadásokat tartott. Először is egy rövid tájékoztatást kaptunk a CERN történetéről, és hogy pontosan mivel is foglalkoznak. Majd körbevezetett minket. Először egy kisebb konferenciaterembe mentünk, ahol minden reggel összeülnek a főbb kutatók és megbeszélik az elmúlt nap történéseit, illetve, hogy aznap mivel is akarnak foglalkozni. Ebből a teremből belátásuk van az egyik legnagyobb vezérlőteremre. Itt legtöbbször fizikusok, mérnökök és informatikusok dolgoznak. Ők felügyelik, hogy a kutatások milyen stádiumban vannak, a berendezések hogyan működnek, és ha esetleg valami oknál fogva hiba történne a rendszerben, nekik kell orvosolni a problémát. Előre megtanult szabályok szerint kell eljárniuk, és értesíteniük kell az adott berendezéshez tartozó kijelölt szakembert. Ilyenek lehetnénk akár mi is. Ha egy detektor, vagy esetleg egy hőcserélő meghibásodna mi is be tudnánk avatkozni, és az eddig megszerzett tudásunk alapján járhatnánk el. Következő állomásunk ugyanebben az épületben volt, csak sokkal mélyebben… 80 méterrel a föld alatt. A lejutás sem oly egyszerű, olyan biztonsági rendszerrel van ellátva a hely, amelyen csak az ott dolgozók tudnak átjutni, illetve csak ők engedhetik át a látogatókat. Külön mikro chipes kártyájuk van és még azon felül egy retina scanneren kell aktiválniuk magukat. Egy lift vitt le minket a mélybe. Lépcsőn is lehetne közlekedni, de ezen a részen kisebb a légnyomás (ha esetleg tűz keletkezne ez meggátolja a továbbterjedését) így kevesebb az oxigén, amely megterhelné a szervezetünket. A következő megállónk abban a teremben volt, ahol rengeteg adattároló van. Ezek olyan anyagból készültek, mely védi a winchestereket a mágnestől (a fal másik oldalán az LHC nagy mágnesei foglaltak helyet), így biztonságban vannak a CERN adatai. Magyar vonatkoztatása is van ennek a helynek, mert a vezetőnk közel 15év munkája van az egyik adattároló egységében, melyre mi is büszkék lehetünk. Béni Noémi, a másik vezetőnk, levetített nekünk egy 3D-s filmet, mely az LHC építéséről, felépítéséről és összességében a részecskegyorsítókról szólt. Majd a felépítést mi is láthattuk testközelből. Valójában az alagút 100 méterrel a föld alatt húzódik a genfi repülőtér és a közeli Jura-hegység között. 5 kísérlet (CMS , ATLAS , LHCb , TOTEM , ALICE) működik a gyorsító mellett. Mindegyik részecskeütközéseket vizsgál majd más-más szempontból és technológiával. Építésükhöz hatalmas mérnöki teljesítményre volt szükség.

LHC

Többször igénybe kellett vegyük az intézet buszait, mert több kilométeres távolságra helyezkednek el a különböző részecskegyorsítók megfigyelőközpontjai. Lehetőségünk nyílt az ATLAS-kísérletet is megtekinteni, ami az egyik proton ütköztető pont a 27 km kerületű gyorsítón, ez 25 méter átmérőjű, 7000 tonnás detektor.  Láthattuk a CMS-detektort 15 méteres átmérője és közel 14 ezer tonna. A mágnescsarnokban szerelik össze a nyalábvezető csöveket és ugyanitt tesztelik is. Annyira nagy mágneses teret használnak ezekben a csövekben, amit csak szupravezető anyaggal lehet előállítani, és éppen ezért a megfelelő hűtésről is gondoskodni kell. Ezekben a csövekben van talán az univerzum leghidegebb pontja, mindössze 1,9 kelvin. 

visitor center

A következő napokban lehetőségünk nyílt maketteken kipróbálni, hogyan működnek a különböző eljárások. Mind nagyon érdekfeszítő és izgalmas volt. Több kiállítása is van a CERN-nek, melyeket szintén megnézhettünk. Az egyik a Mikrokozmosz kiállítás, ami a CERN „Visitor Center” része. Itt egy interaktív kiállítás mellett megismerkedhettünk nagyvonalakban a kutatások irányaival és eszközeivel. Ez egy régebbi klasszikusabb kiállítás, mert az információkat nyomtatott formában közvetítik a látogató felé, kipróbálható kísérletekkel és modellekkel, tehát itt sokkal inkább kézzelfoghatóbb bizonyítékokat találunk. Mivel ahogy ezt fentebb is említettük, sajnos oda, ahol a részecskéket ütköztetik is nem mehettünk be a sugárzások miatt, így „kárpótlásul” ezen a kiállításon egy olyan élethű modellt láthattunk, mintha lent lennénk az alagútban. A gravitáció hatásait, elektromosságot és ehhez hasonló dolgokat tanulmányozhattunk. A másik nagy kiállítása a CERN-nek a Globe.

CERN Globe

Ez a nagyszerű építmény már messze látszott a villamosról, ahogy közeledtünk a Campus felé. Az egyedülálló gömb formájú faszerkezet 2005 óta jelképezi a tudomány és társadalom együttműködését. Itt található a Részecskék Univerzuma című kiállítás, melynek célja, hogy a látogató szembesüljön a kortárs fizika nagy kérdéseivel és a legújabb felfedezésekkel, melyeket a CERN, az LHC és más gyorsítók tettek lehetővé.

Globe inside

A térben szétszórtan elhelyezett fehér gömbök találhatóak, melyek több funkcióval bírnak. Némelyikük a projektorokat, reflektorokat rejtik, némelyik vitrinszerűen mutat be egy-egy a CERN történetéhez kapcsolódó tárgyat, némelyikük ülőhelyet ad a látogatóknak, és a többi interaktív felületeken mutatja be a kapcsolódó információkat. Rendszeres időközönként egy néhány perces film mutatja be az univerzum felépítését és az összetevőit kutató LHC kísérleteket, 3D-ben, a kiállítás terében körbefutóan. A kiállítás három fő kérdés köré épül: Honnan jövünk? Miből vagyunk? Merre tartunk?

csoportkép

Tanulmányutunk során rengeteg új, érdekes, tanulságos és elgondolkodtató információval, eszközzel, tudással ismerkedhettünk meg. Sokunkban felmerült annak a lehetősége, hogy jövőnket esetleg itt, CERN-ben szeretnénk megvalósítani, életünk egy részét az ottani kutatásoknak szentelnénk. Nemcsak a látottak miatt, hanem a vezetőink miatt is elgondolkodtunk azon, hogy megpályázzunk ottani munkalehetőséget, vagy pár hetes, illetve pár hónapos gyakornoki helyet. Emellett az itt megszerzett tudásunkat mind egyetemi tanulmányaink során, mind a munkaerőpiacon kamatoztathatjuk. 

MEGOSZTÁS

Ha tetszett a cikk, akkor nyugodtan oszd meg ismerőseiddel, valószínű ők is örülni fognak neki.

HOZZÁSZÓLÁS

Ha nem hagy nyugodni az, amit a cikkben olvastál, akkor nyugodtan írd meg kérdésed vagy észrevételed kommentbe. Így szerzőnk könnyen tud neked válaszolni.

Vélemény, hozzászólás?


Warning: Unknown: write failed: No space left on device (28) in Unknown on line 0

Warning: Unknown: Failed to write session data (files). Please verify that the current setting of session.save_path is correct (/var/www/clients/client0/web5/tmp) in Unknown on line 0