Organização Europeia para a Investigação Nuclear

Organização Europeia
para a Pesquisa Nuclear
Organisation Européenne
pour la Recherche Nucléaire

Organização Europeia para a Investigação Nuclear
CERN Logo.svg Logotipo do CERN.
Estados membros
Tipo	Laboratório Centro de Pesquisas
Fundação	29 de setembro de 1954
Sede	Genebra, Suíça
Membros	20 estados membros e 8 países observadores
Línguas oficiais	Francês e Inglês
Filiação	União Europeia
Diretor-Geral	Rolf-Dieter Heuer
Empregados	3.000
Sítio oficial	www.cern.ch

A Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear (em francês: Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire), conhecido como CERN (antigo acrônimo para Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) , é o maior laboratório de física de partículas do mundo, localizado na região noroeste de Genebra, na fronteira Franco-Suíça.

Criado em 1954 a organização tem vinte Estados membros e é em 2010 tinha um efectivo de aproximadamente 2 400 funcionários em tempo integral assim como mais de 11 000 cientistas e engenheiros (representando 580 universidades e centros de pesquisa e 80 nacionalidades).

As contribuições dos Estados-Membros do CERN para o ano de 2011 totalizaram 1 130 milhões de francos suíços (CHF) .

Desenvolvido com aproveitamento constante das infra-estruturas pré-existentes o CERN possui os equipamentos necessários para a pesquisa de alta energia física pelo que vários experimentos têm sido construídos por colaborações internacionais.

No sítio de Meyrin, onde se encontra a sede da organização, existe um grande centro de informática contendo instalações de processamento de dados muito poderosas que de principio servia para a análise de dados experimentais, mas actualmente, e devido à enormidade de dados recolhidos diariamente pelo LHC, é o Tier 0 da Grelha de cálculo LHC (LCG), para pôr esses dados à disposição dos outros pesquisadores que historicamente tem sido (e continua a ser) um hub de rede de longa distância.

História

Acrónimo CERN

O acrónimo CERN provem do francês "Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire" (Conselho Europeu para Pesquisa Nuclear) , um organismo provisório instituído em 1952 criado com o apoio da UNESCO, e que tinha por objectivo no fim da segunda guerra mundial "promover a colaboração entre Países Europeus na área da investigação no domínio da Física da Altas Energias (FAE)" . Quando em 1954 foi rectificada a convenção pelos 11 países fundadores o Conselho deu origem à Organização mas manteve-se o acrónimo.

Como nessa altura a pesquisa da física fundamental tinha por principal objectivo a compreensão do interior do átomo, o núcleo atómico, isso explica o termo 'nuclear' empregue, mas pela imagem belicosa desta palavra o CERN denomina-se enquanto que laboratório; Laboratoire européen pour la physique des particules" .

Ver artigo principal: Origem do CERN

Datas

Com mais de 50 anos de actividade a sua história está cheia de datas marcantes como a de cada entrada em funcionamento des grandes aceleradores ou aniversários importantes como foi o caso dos "50 anos de CERN" e o discurso de um dos seus pais fundadores, François de Rose .

Lista de algumas das datas do CERN mais marcantes.

Data	Assunto	Data	Assunto
1954	Fundação do CERN	1957	Sincrocíclotron
1959	Sincrotrão a Protões	1968	BEBC
1971	ISR	1973	Corrente neutra
1976	SPS	1983	Bósons W e Z
1986	Aceleração dos ioens no SPS	1989	LEP
1989	World Wide Web	1993	Antimatéria
1998	LEIR	2002	ATHENA e ATRAP
2004	50 anos do CERN	2008	LHC

Pais fundadores

Desde a sua criação pelos pais fundadores que foram Pierre Auger, Raoul Dautry, François de Rose e Lew Kowarski pela França, Edoardo Amaldi pela Itália e Niels Bohr pela Dinamarca, o CERN foi importante para aproximar os povos, e foi mesmo o único local onde cientistas norte-americanos e russos trabalharam juntos durante a Guerra Fria. Uma outra ideia por detrás da de "promover a colaboração entre Países Europeu" era a de parar com o êxodo dos cérebros europeus para os EUA, e o CERN atingiu ambos os objectivos pois que desde os anos 1980 o movimento inverteu-se e eram os físicos americanos que vinham trabalhar no laboratório .

Particularidades

Uma das particularidades do CERN é o facto de ser um laboratório transfronteiras com instalações na Suíça e na França. Assim como já havia acontecido durante a extensão do laboratório no sítio de Meyrin nos anos 70 onde cerca de 1/3 da sua superfície se expandiu em território francês, também para a construção do SPS em 1976 a França cedeu o terreno para o sítio de Prevessin, no País de Gex, a fim de albergar as infra-estructuras necessárias a esse acelerador . Posteriormente para o LEP, foram edificadas as instalações de superfície correspondentes às actuais experiências do LHC de ALICE em St.Genis, CMS em Cessy e LHCb em Ferney-Voltaire, já que ATLAS se encontra na comuna de Meyrin no cantão de Genebra, Suíça. (Map of Cern Sites).

Invenções

Vista aérea da sede do CERN na Suíça.

Várias vezes o CERN foi a incubadora de grandes avanços técnicos que se tornaram públicos pelo simples facto da organização publicar sempre todos os trabalhos ou descobertas que podem assim aparecerem um dia ou outro no domínio público, como foi o da invenção da Web. Além disso certas experiências e detectores do CERN estão na base de aparelhos que os hospitais usam hoje em dia para detectar o cancro já sem falar nos avanços técnicos necessários e exigidos pelas experiências, técnicas que acabam sempre no domínio público, como aliás todas as descobertas feitas no CERN.b.

O nascimento da World Wide Web

Ver artigo principal: História da World Wide Web

Fora do campo científico o CERN é principalmente conhecido por ter sido o berço da invenção da World Wide Web, ou simplesmente WWW ou Web . Corria o ano de 1990, e o que, numa primeira fase, permitia apenas aos cientistas trocar dados, acabou por tornar-se na complexa e essencial Web.

Homenagem, em 2004, à criação do WWW

.

Tim Berners-Lee que tinha construido o seu primeiro computador na Universidade de Oxford, onde se formou em 1976 tornava-se, quatro anos mais tarde, consultor de engenharia de software no CERN e escrevia o seu primeiro programa para armazenamento de informação – chamava-se Enquire e, embora nunca tenha sido publicada, foi a base para o desenvolvimento da Web.

Na sua proposta para o projecto em 1989 - é curioso ver o comentário do seu chefe de serviço - sugere a ideia de hipertexto que permite às pessoas trabalhar em conjunto, combinando o seu conhecimento através uma rede de documentos ligados entre si. Foi esse projecto que ficou conhecido como a World Wide Web. Para a sua realização T. Berners-Lee foi ajudado tanto na expecificação da linguaguem HTML, do navegador, assim como no criação do servidor Web por Robert Cailliau. A Web funcionou primeiro dentro do CERN, e no verão de 1991 foi disponibilizada mundialmente.

Em 1994 Berners-Lee criou o World Wide Web Consortium, onde actualmente assume a função de director. Mais tarde, e em reconhecimento dos serviços prestados para o desenvolvimento global da Web, foi nomeado cavaleiro pela rainha da Inglaterra.

Membro fundador da Internet Society, o CERN festejou o vigésimo aniversário da sua fundação durante uma conferência, no CERN, do 22 ao 24 de Abril 2012

Écran táctil capacitativo

Ver artigo principal: Écran táctil capacitativo

Nos anos 70 construía-se o SPS e teria de se utilizar centenas de botões, interruptores e osciloscópios para gerir o acelerador, o que era irrealista devido à complexidade do acelerador. Foi imaginado um sistema composto por: um écran táctil com um nove teclas programáveis, um rato para ser usado como apontador no écran de controlo e um botão programável . Esse sistema, tal qual, continuou em serviço até à paragem da sala de controlo do SPS mais de 20 anos depois!

Trackball

Ver artigo principal: Trackball

Para localizar com precisão os eventos nos filmes das câmara de bolhas utilizava-se o track ball, um mecanismo que pode identificar o movimentos em x-y rolando uma bola o que faz mover o apontador no écran, o rato dos computadores de hoje.

Prémios Nobel

Ver artigo principal: Prémios Nobel CERN

Físicos que receberam o prémio Nobel com experiências feitas no CERN:

• 1984 - Carlo Rubbia et Simon van der Meer pela "contribuição decisiva no grande projecto que conduziu à descoberta das partículas do campo W e Z, portadoras da interacção fraca» .
• 1959 - Georges Charpak pela "invenção e elaboração de detectores de partículas, em particular a câmara proporcional multifios, um avanço importante na técnica da exploração das partículas mais pequenas da matéria." Esta invenção inicia a época da detecção inteiramente electrónica das partículas. Esta técnica é hoje muito empregue na pesquisa biológica.

Físicos que recebem o prémio Nobel e trabalharam no CERN:

• 1952 - Felix Bloch, o primeiro Director Geral do CERN, por "elaboração de novos métodos de medidas de precisão do magnetismo nuclear"
• 1976 - Sam Ting pela "descoberta de uma partícula elementar pesada de um novo tipo"
• 1988 - Jack Steinberger pelo "método dos feixes de neutrinos e a demonstração da estrutura dos léptões", descoberta feita em 1962 no laboratório americano de Brookhaven

Director-Geral

Entre estes Prémios Nobel dois foram Director-Geral do CERN como é o caso de Felix Bloch (1954-55), que foi aliás o primeiro Director-Geral, e Carlo Rubbia (1989-93).

Curiosamente Edoardo Amaldi só teve o título de Secretario-General (1952-1954) quando foi criado o Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire e John Adams foi Director interino entre 1960-61 e mais tarde Director-Geral em dois mandatos, 1971-75 e 1976-80.

Lista completa em: «CERN-Library; Directors-General at CERN» (em inglês) 

Aceleradores e experiências

Com hidrogénio e com chumbo

Para as sua experiências o CERN necessita, à partida, de hidrogénio e de chumbo, pois que …

- os Prótons são produzidos a partir de àtomos de hidrogénio dos quais se extrai os electrons. Os protões começam o seu percurso num acelerador linear, o LINAC e depois são injectados sucessivamente no injector do sincrotão a prótons do PS, o PSB sigla inglesa de 'PS Booster', no Super Síncroton de Prótons (SPS) antes de chegarem ao Grande Colisionador de Hadrões (LHC) .

- os ions de chumbo são produzidos a partir de chumbo vaporizado antes de serem enviados no LINAC 3. Em seguida acelerados no Low Energy Ion Ring (LEIR) e seguem o mesmo trajecto que os protns.

Aceleradores

O CERN emprega nas suas instalações um conjunto de 6 aceleradores. Cada um tem por finalidade aumentar a energia do feixe das partículas recebidas antes de as enviar a experiências ou a um outro acelerador.

Assim, e no caso de entrarem em colisão à velocidade da luz no LHC, as partículas passam do duoplasmatron de 90 keV, ao RFQ de 750 keV, ao Linac 2 de 50 MeV, ao Síncroton Injector do PS o (PSB) de “PS Booster” de 1,4 GeV, ao Sincrotrão a Protões (PS) de 25 GeV e finalmente ao Super Síncroton de Prótons (SPS) de 450 GeV e finalmente no LHC 3,5 TeV - .

Em contrapartida no AD, o Desacelerador de Antiprotons, reduz-se a velocidade para estudar 'calmamente' a antimatéria.

Cadeia de aceleradores do CERN.

O complexo compreende 6 aceleradores

• os dois aceleradores lineares. O LINAC 2 que acelera as partículas a 50 MeV para as injectar no Proton Synchrotron Booster (PSB) e o LINAC 3 que fornece iões pesados a 4.2 Mev para injecção no LEAR .
• o PSB do inglês Proton Synchrotron Booster, ou seja o 'booster' do PS que aumenta a energia das partículas geradas pelo Linac 2 antes de transferidas a outros aceleradores.
• o LEIR do inglês Low Energy Ion Ring, é uma modificação do anteror LEAR, acelera as partículas de iões vindos do Linac 3 antes de as enviar ao PS.
• o PS do inglês Proton Synchrotron, de 28 GeV - inaugurado em 1959 - é o mais antigo acelerador do CERN ainda em funcionamento e que foi para a ocasião reconfigurado mais uma vez.
• o SPS o Super Síncroton de Prótons, um acelerador circular com 2 Km de diâmetro a funcionar desde 1976, também tem as suas próprias experiências com alvos fixos.
• e o LHC do inglês Large Hadron Collider (Grande Colisor de Hádrons) com os seus 27 km de circunferência, e uma vez aqui, os protões circulam durante 20 minutos antes de atingirem a energia e velocidade máximas.

Aceleradores e Desaceleradores

• o AD do inglês Antiproton Decelerator (Desacelerador de antiprotões), reduz a velocidade dos antiprotões) de cerca de 10% para experiência com antimatéria.
• a ISOLDE do inglês On-Line Isotope Mass Eparator, é usada para estudar núcleos instáveis. Os iões radioactivos são produzidos pelo impacto de protões a uma energia entre 1.0–1.4 GeV provenientes do PSB. O REX-ISOLDE aumenta o estado das cargas dos iões provenientes dos alvos de ISOLDE para as acelerar a 3 MeV .

Complexo dos Aceleradores do CERN

O CAC, sigla em inglês de CERN 's Acelarators Complex, Complexo de aceleradores do CERN, é uma sucessão de aceleradores que podem atingir cada vez maiores energias. Cada acelerador aumenta a velocidade do feixe de partículas antes de o injectar no seguinte.

O complexo também incluí o AD, e ISOLDE e alimenta o projecto CNGS - CERN Neutrinos to Gran Sasso - Neutrinos do CERN para Gran Sasso, assim como CTF3 para CLIC Test Facility 3, e onde CLIC corresponde a Colisionador LInear Compacto .

Complexo dos aceleradores e experiências do CERN.

Experiências não-LHC

Ver artigo principal: Experiências não-LHC

Enquanto a maioria dos esforços do CERN se concentram no LHC, continuam a fazer-se experiências com outros aceleradores e instalações o que ainda constituir uma actividade importante da organização . Trata-se de experiências com alvo fixo, onde um feixe de partículas é atirado contra um alvo que tanto pode ser um sólido como um líquido ou um gás.

Detalhes sobre ACE, ALPHA, ASACUSA, ATRAP, CAST, COMPASS, CLOUD, DIRAC no artigo principal.

Retirados do serviço

Aceleradores que trabalharam com as suas próprias experiências e que foram paradds para renovação a fim de, com mais energia, servirem de aceleradores a outros.

• O original LINAC 1,
• O SynchroCyclotron (SC), um sincrocíclotron de 600 Mev que começou a trabalhar em 1957 e foi fechado em 1991,
• O Intersecting Storage Rings (ISR), Anéis de Armazenagem a Intersecções , um antigo acelerador e armazenados de partículas que funcionou entre 1971 a 1984,
• O Large Electron-Positron Collider (LEP), o Grande Colisor de Elétrons e Pósitrons que funcionou de 1989 a 2000 e que era a maior máquina do seu género. Encontrava-se alojada num túnel circular de 27 km de comprimento e que actualmente abriga o Large Hadron Collider (LHC) , o Grande Colisor de Elétrons e Pósitrons,
• O Low Energy Antiproton Ring (LEAR) autorizada a sua construção em 1982 e que juntou as primeiras peças da antimatéria em 1995. Foi fechado em 1996 substituído pelo Antiproton Decelerator (AD), o Desacelerador de antiprotões.

Os grandes aceleradores do CERN

Para informações mais detalhadas sobre os aceleradores :

• Ver artigo principal: PS
• Ver artigo principal: SPS
• Ver artigo principal: LEP
• Ver artigo principal: LHC

Controlo e computação

Controlo: CCC

Ver artigo principal: Centro de Controlo do CERN

O CCC, o Centro de Controlo do CERN - em inglês de CERN Control Centre - foi criado para reunir num só local todas as salas de controlo dos oito aceleradores que conta o laboratório, incluindo a gestão da criogenia e das infra-estruturas técnicas. O LHC não é uma máquina isolada : ela é alimentada por uma sucessão de aceleradors interligados. Os protões serão assim acelerados e formados em feixes em quatro máquinas cada vez maiores - dos quais faz parte o Sincrotrão a Protões, o mais antigo acelerador em serviço no CERN com mais de 45 anos - antes de serem injectados com uma energia de 450 GeV no anel de 27 km de circunferência do LHC. A este conjunto chama-se o CAC- Complexo dos Aceleradores do CERN (ver Índice)

O CCC tem 39 mesas de controlo onde se podem instalar até 13 operadores, sem contar com inúmeros especialistas encarregados de os assistir.

Computação: LCG

Ver artigo principal: Grelha de cálculo LHC ( LCG - WLCG - EGE - CERN openlab

A LCG é a sigla em inglês de LHC Computing Grid (Grelha de cálculo LHC) que foi preparada para abarcar com a imensidade de dados que as experiências do LHC vão fornecer.

A aquisição de dados de cada uma das grandes experiências do LHC poderiam encher 100 000 DVD de dupla camada de uma capacidade unitária de 8.5 GB por ano. Dezenas de milhares de computadores dispersos pelo mundo serão utilizados no quadro duma rede informatizada descentralizada chamada GRELHA. O objetivo disto é permitir que durante os próximos 15 anos, cerca de 7000 físicos do mundo inteiro possam participar da análise desses dados.

Referência CERN- Public :

Estados membros

Membros fundadores

Membros do CERN em 2008.

  Membros fundadores

  Membros que aderiram mais tarde ao CERN

Animação mostrando as mudanças nos membros do CERN de 1954 até 1999.

Membros do CERN (em azul) e observadores (em vermelho: Estados Unidos, Israel, Turquia, Japão, Índia e Rússia) em 2008.

Os doze países signatários do CERN em 1954 foram:

•  Bélgica
•  Dinamarca
• Alemanha (então Alemanha ocidental)
•  França
•  Grécia
•  Itália
•  Noruega
•  Suécia
• Suíça
•  Países Baixos
•  Reino Unido
• Iugoslávia (posteriormente retirado)

Todos os membros fundadores estão até hoje (2008) no CERN, com excepção da Iugoslávia que deixou em 1961 e nunca retornou à organização.

Membros posteriores

Desde a sua fundação, o CERN tem aceito, regularmente, novos membros. Todos os novos membros permanecem na organização continuamente desde a sua aceitação, excepto Espanha, que aderiu em 1961, retirou-se oito anos mais tarde, e entrou novamente em 1983. Os atuais membros do CERN são:

• Áustria aderiu em 1959, elevando o número total de membros para 13. Depois de uma resolução do ministério da ciência austríaco de 9 de maio de 2009, a Áustria decidiu que vai se retirar do CERN até o fim de 2010.
• Iugoslávia retirada em 1961 (12 membros)
• Espanha aderiu em 1961 (aumentando assim o número de estados membros para 13 de novo), saiu em 1969 (12 membros), aderiu em 1983 (13 membros)
•  Portugal aderiu em 1985 (14.º país membro)
•  Finlândia aderiu em 1991
•  Polónia aderiu em 1991 (juntamente com a Finlândia, elevando o número de Estados-membros participantes para 16)
• Hungria aderiu em 1992 (17 membros)
•  Chéquia aderiu em 1993
•  Eslováquia aderiu em 1993 (juntamente com República Tcheca aumentando o total para 19 membros)
• Bulgária aderiu em 1999 (20 membros)

Orçamento

Desde a criação do CERN, e devido às diferentes moedas então em circulação na Europa, o orçamento da organização foi e continua a ser calculado em francos suíços (CHF).

As contribuições dos Estados-Membros do CERN para o ano de 2011 totalizaram 1 130 400 milhões de CHF, aos quais se vêm juntar uma contribuições especiais de 19.6 MCHF dos países hospede, a Suíça e a França. A Roménia contribuiu com 4.2 MCHF como candidata à adesão.

Para 2011 os principais países financiadores, em CHF e em %, foram a : Alemanha 2 357 703 - 19,44%, Reino-Unido 1 818 958 14,99% - França 1 869 604 - 15,41%, Itália 1 357 067 - 11,19%, 1 069 810 8,82%. A contribuição de Portugal foi de 152 288 - 1,25% .

Estatuto especial

Oito organizações internacionais e países possuem o estatuto especial, quer seja de observador quer como país associado - porque não membro da organização - como é o caso da :

• União Europeia
•  Índia
•  Israel
• Japão
•  Rússia
•  Turquia
• UNESCO
•  Estados Unidos

Existem ainda países não membros mas envolvidos em programas tais como: África do Sul, Argélia, Argentina, Arménia, Austrália, Azerbeijão, Bielorrússia, Brasil, Canadá, China, Chipre, Coreia do Sul, Croácia, Eslovénia, Estônia, Formosa, Geórgia, Índia, Irão, Irlanda, Islândia, México, Marrocos, Paquistão, Peru, Roménia, Sérvia e Ucrania.

Exposições e visitas

O Globo da Ciência e da Inovação do CERN.

Existem dois locais publicos no CERN para exposições.

• O Globo da Ciência e da Inovação, doação da Suíça depois do fecho da exposição nacional em 2002, para exposições ou eventos ocasionais.
• O museu Microcosmo para exposições permanentes destinada a explicar a física de partículas e a história do CERN.

Além destas exposições, todos os fins de semana se efectuam visitas guiadas, que chegam a terem mais de 25.000 pessoas por ano - .

Ver também

• Grande Colisor de Elétrons e Pósitrons (LEP)
• Grande Colisor de Hádrons (LHC)
• Sincrotrão a Protões (PS)
• Super Síncroton de Prótons (SPS)
• Gargamela - detector
• BEBC - detector
• Cronologia da descoberta de partículas
• Colisor Relativístico de Íons Pesados (RHIC)
• SLAC

Ligações externas

• «CERN- Página oficial em Inglês» 
• «CERN- Página oficial em francês» 
• «CERN- Página sobre o recrutamento» 
• «CERN 50th Anniversary». com imagens e datas. 
• «Swiiword, CERN– the largest laboratory in the world» 
• Divulgação : «Aventura das Partículas»