Η ελληνική συμμετοχή στο CERN: από την έρευνα στις εφαρμογές

Από την επίσκεψη του Προέδρου της Δημοκρατίας, Κάρολου Παπούλια, στις εγκαταστάσεις του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Πυρηνικών Ερευνών (CERN).

Το CERN, το Ευρωπαϊκό Εργαστήριο για τη Φυσική των Στοιχειωδών Σωματιδίων, γιορτάζει φέτος τα 60 χρόνια από την ίδρυσή του. Η ίδρυσή του, το 1954, αποτέλεσε μια από τις πρώτες κοινές ευρωπαϊκές προσπάθειες που έδειξαν τον δρόμο της ειρηνικής συνεργασίας στη μεταπολεμική Ευρώπη. Δεν θα ήταν υπερβολή να πει κανείς πως πρόκειται για ένα από τα πλέον φωτεινά παραδείγματα, καθώς σήμερα είναι το μεγαλύτερο κέντρο έρευνας στη φυσική στοιχειωδών σωματιδίων, συγκεντρώνοντας την προσοχή της διεθνούς επιστημονικής κοινότητας. Περισσότεροι από 10.000 επιστήμονες, από περισσότερα από 800 πανεπιστήμια και 100 διαφορετικές εθνικότητες, συνεργάζονται προσπαθώντας να απαντήσουν σε ορισμένα από τα πλέον θεμελιώδη ερωτήματα της σύγχρονης επιστήμης.

Από το 1954
Η Ελλάδα είναι ένα από τα 12 ιδρυτικά μέλη του οργανισμού. Στόχος της ίδρυσης του CERN ήταν να φέρει κοντά ερευνητές από όλη την Ευρώπη και να τους προσφέρει τα απαραίτητα μέσα για τη βασική έρευνα, ακολουθώντας το όραμα πρωτοπόρων όπως οι Raoul Dautry, Pierre Auger, Lew Kowarski, Edoardo Amaldi και Niels Bohr. Η ελληνική επιστημονική κοινότητα υπήρξε από τους βασικούς πρωτεργάτες αυτής της προσπάθειας. Τον Φεβρουάριο του 1952, η Ελλάδα συμμετείχε στο πρώτο συμβούλιο του οργανισμού υπό την αιγίδα της UNESCO, το οποίο οδήγησε τελικά στην ίδρυση του Ευρωπαϊκού Κέντρου Πυρηνικών Ερευνών, τον Σεπτέμβριο του 1954.
Εργο του CERN είναι η διερεύνηση των πλέον θεμελιωδών ερωτημάτων για τη φύση. Η αρτιότερη έως σήμερα περιγραφή της ύλης και των δυνάμεων ονομάζεται Καθιερωμένο Πρότυπο. Ωστόσο, αν και για περισσότερα από 30 χρόνια το Καθιερωμένο Πρότυπο έχει περάσει με επιτυχία όλους τους πειραματικούς ελέγχους, έχει αποδειχθεί ότι δεν είναι πλήρες και θεωρείται σήμερα ως ένα σκαλοπάτι προς μια ολοκληρωμένη θεωρία, αφού αφήνει πολλά ερωτήματα αναπάντητα. Τι είναι ύλη; Από πού προέρχεται; Πώς και γιατί τα σωματίδια έχουν μάζα; Πώς συγκρατούνται για να σχηματίσουν τα άστρα, τους πλανήτες και τα ανθρώπινα όντα; Υπάρχει το σωματίδιο του Higgs, εξαιτίας του οποίου όλα τα σωματίδια αποκτούν μάζα; Οι τέσσερις δυνάμεις της φύσης είναι απλώς διαφορετικές εκφάνσεις της ίδιας δύναμης; Πράγματι δεν υπάρχει αντιύλη στο σύμπαν;
Προκειμένου να απαντήσει σε αυτές τις ερωτήσεις, το CERN κατασκεύασε έναν νέο επιταχυντή σωματιδίων, τον Μεγάλο Αδρονικό Επιταχυντή (LHC), όπου δέσμες πρωτονίων με αντίθετη κατεύθυνση και με ενέργεια 7 TeV συγκρούονται σε τέσσερα σημεία, όπου βρίσκονται οι ανιχνευτές των 4 μεγάλων πειραμάτων του LHC. Οι επιταχυντές των σωματιδίων και οι ανιχνευτές ανήκουν στα μεγαλύτερα και περιπλοκότερα επιστημονικά όργανα στον κόσμο. Φτιαγμένα με την τελευταία λέξη της τεχνολογίας, αποτελούν μερικά από τα αξιολογότερα μνημεία της επιστήμης.
Σήμερα, ελληνικές ομάδες συμμετέχουν στα πειράματα ATLAS και CMS, τα δύο πειράματα που ανακοίνωσαν την ανακάλυψη του σωματιδίου Higgs -η οποία τιμήθηκε με το βραβείο Νομπέλ Φυσικής του 2013-, καθώς και στο πείραμα ALICE, το οποίο μελετά μια πρωταρχική μορφή ύλης η οποία επικράτησε στο σύμπαν αμέσως μετά τη Μεγάλη Εκρηξη. Σημαντική είναι και η συμμετοχή των ελληνικών πανεπιστημίων και ερευνητικών κέντρων στα υπόλοιπα πειράματα του CERN. Αξίζει να αναφερθούμε στο πείραμα CAST, που προσπαθεί να ανιχνεύσει υποψήφια σωματίδια σκοτεινής ύλης, στο nTOF, που ειδικεύεται στη μελέτη νετρονίων και σε μελέτες αστροσωματιδιακής φυσικής, καθώς και στο ISOLDE, σε πειράματα πυρηνικής φυσικής με σημαντικές εφαρμογές τόσο στην ιατρική όσο και στη διαχείριση ραδιενεργών αποβλήτων.

Νέες τεχνολογίες
Για την ανάπτυξη των νέων τεχνολογιών που καθιστούν εφικτή τη βασική έρευνα στα παραπάνω πεδία, εργάζονται στο CERN μηχανικοί διαφόρων ειδικοτήτων, προγραμματιστές, υπεύθυνοι δικτύων, ηλεκτρονικοί και πολλές ακόμη ειδικότητες. Ο συντονισμός τους είναι απαραίτητος, προκειμένου να αναπτυχθούν οι νέες τεχνολογίες στις οποίες στηρίζεται η έρευνα που πραγματοποιείται στο CERN. Θα πρέπει να θυμόμαστε πως το CERN συνεχώς αναπτύσσει νέες τεχνολογίες (υλικών, ψύξης, δικτύων κ.ά.) προκειμένου να ανταποκριθεί στις πρωτόγνωρες προκλήσεις που συναντάμε καθώς επεκτείνουμε τα όρια της ανθρώπινης γνώσης. Σε αυτό το πλαίσιο, θα πρέπει να αναφερθούμε στους Ελληνες τεχνικούς που εργάστηκαν για την παράδοση των συστημάτων των ανιχνευτών και του LHC σε λειτουργία, ενώ συμμετέχουν και στην αναβάθμιση όλων αυτών των συστημάτων στην παρούσα φάση – λίγο πριν ο LHC τεθεί και πάλι σε λειτουργία, φτάνοντας ενέργειες των 14 TeV. Τέλος, θα πρέπει να αναφερθούμε και σε όσους εμπλέκονται στη μελέτη μελλοντικών σχεδίων είτε για έναν γραμμικό επιταχυντή όπως το CLIC -στον οποίο έχουν επενδυθεί περισσότερα από 20 χρόνια έρευνας και ανάπτυξης νέων τεχνολογιών- είτε κυκλικών επιταχυντών όπως αυτοί που περιγράφονται στα πρόσφατα σχέδια για έναν κυκλικό επιταχυντή που θα φτάνει ενέργειες των 100 TeV και θα μπορούσε να αποτελέσει τον διάδοχο του LHC.

Εκπαιδευτικό κέντρο
Από τα παραπάνω γίνεται σαφές πως το CERN αποτελεί ταυτόχρονα ένα σημαντικό εκπαιδευτικό κέντρο που, τα τελευταία χρόνια, αποκτά ολοένα πιο διεθνή χαρακτήρα. Καλύπτοντας όλα τα στάδια εκπαίδευσης, το CERN οργανώνει κάθε χρόνο ένα από τα μεγαλύτερα θερινά σχολεία, με τη συμμετοχή περίπου 250 φοιτητών από όλο τον κόσμο. Στη διάρκεια του προγράμματος οι φοιτητές έχουν την ευκαιρία να κατανοήσουν σε βάθος τις έννοιες της φυσικής υψηλών ενεργειών και να εκπαιδευτούν στις τεχνολογίες αιχμής που αναπτύσσονται στο CERN. Τέλος, το CERN υποστηρίζει δεκάδες διδακτορικούς φοιτητές, ενώ μέσω του μεταδιδακτορικού προγράμματος (Fellowship) τους παρέχει τη δυνατότητα για περαιτέρω επιστημονική εξέλιξη και κατάρτιση.
Με συνεχή και συστηματική παρουσία, οι ελληνικές ομάδες αποτελούν αναπόσπαστο κομμάτι της έρευνας και των σημαντικών ανακαλύψεων που έγιναν τα τελευταία χρόνια στο CERN. Η πρόσφατη επίσκεψη του Προέδρου της Ελληνικής Δημοκρατίας υπενθυμίζει τη σημασία της συμμετοχής της Ελλάδας στο CERN. Τα οφέλη αυτής της συμμετοχής μπορούν να εντοπιστούν σε τρεις άξονες: στην ισότιμη συμμετοχή της χώρας στη διεθνή ερευνητική και επιστημονική κοινότητα, στην εκπαίδευση δεκάδων νέων φοιτητών και ερευνητών και τη μετεκπαίδευση επιστημόνων και, τέλος, στη μεταφορά σημαντικής τεχνογνωσίας προς τα ελληνικά πανεπιστήμια και τη δυνατότητα ανάπτυξης καινοτόμων προϊόντων που μπορούν να έχουν θετικά αποτελέσματα για την ελληνική οικονομία. Φυσικά, θα μπορούσε να αναφερθεί κανείς, ακόμη, στις εφαρμογές της ανάπτυξης νέων τεχνολογιών: από το Διαδίκτυο και τις απεικονιστικές και θεραπευτικές μεθόδους για τον καρκίνο μέχρι την ανάπτυξη νέων υλικών και νέων εκπαιδευτικών εργαλείων, γίνεται σαφές πως οι εφαρμογές αυτές αλλάζουν την καθημερινότητά μας.
Θα πρέπει ωστόσο να θυμόμαστε πως ένα από τα θεμελιώδη στοιχεία της βασικής έρευνας είναι η αβεβαιότητα του αποτελέσματος. Καθώς εξερευνούμε αχαρτογράφητα νερά και διευρύνουμε τις υπάρχουσες περιγραφές του κόσμου μας, δεν μπορούμε να είμαστε βέβαιοι για το αποτέλεσμα. Αυτή η διάθεση όμως εξερεύνησης νέων πεδίων και οι καινούργιοι ορίζοντες που έχουν ανοίξει τα τελευταία χρόνια, χάρη και στη συμμετοχή της Ελλάδας, φαίνεται να αποτελούν τελικά το μεγαλύτερο όφελος. Ισως είναι αυτή η πίστη στη σπουδαιότητα της βασικής έρευνας και η αξία της επιστήμης ως κοινωνικού αγαθού που δεν πρέπει να παραγνωρίζουμε, καθώς μπορεί να έχουν πολλαπλά οφέλη για τη χώρα μας. Η πρόσφατη διάκριση της ομάδας «Σύντροφοι του Οδυσσέα» από το Βαρβάκειο Πειραματικό Λύκειο Αθηνών στον διαγωνισμό Beam Line for Schools, που διοργάνωσε το CERN στο πλαίσιο του εορτασμού των 60 χρόνων, αποτελεί την καλύτερη επιβεβαίωση πως η Ελλάδα συμμετέχει δυναμικά σε αυτό το ταξίδι της γνώσης.

Πηγή: Καθημερινή των Λ. Ευαγγελόπουλου, Ε. Τσεσμελή και Π. Χαρίτου

* Ο δρ Γεώργιος Λ. Ευαγγελόπουλος είναι δικηγόρος - πολιτικός επιστήμων, επιστημονικός συνεργάτης της Προεδρίας της Δημοκρατίας.
Ο Κ. Εμμανουήλ Τσεσμελής είναι καθηγητής, φυσικός, Γενική Διεύθυνση, CERN & Τμήμα Φυσικής, Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης.
Ο δρ Παναγιώτης Χαρίτος είναι φυσικός (πείραμα ALICE, CERN).