Cern

European Organization for Nuclear Research
Organisation européenne pour la recherche nucléaire
Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire
Cernin pääpuoli Sveitsistä katsottuna Ranskan puolelle.
Cernin pääpuoli Sveitsistä katsottuna Ranskan puolelle.
Perustettu 1954
Tyyppi tutkimuskeskus
Toimiala hiukkasfysiikka
Päämaja Sveitsi Meyrin, Geneven kantoni, Sveitsi
Jäsenet 23 jäsenvaltiota[1]
pääjohtaja Fabiola Gianotti
Aiheesta muualla
home.cern

Cern eli CERN (virallisesti ransk. Organisation européenne pour la recherche nucléaire ja engl. European Organization for Nuclear Research, alun perin virallisesti ransk. Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) on Euroopan hiukkasfysiikan tutkimuskeskus. Se tutkii aineen perusolemusta ja voimia, jotka pitävät sen koossa. Keskuksen keskeisin tutkimuslaitteisto on vuonna 2010 käyttöönotettu Large Hadron Collider.

Cernissä on noin 2 500 vakituista työntekijää, ja vuosittain siellä vierailee lähes 7 000 tutkijaa. Cernin kanssa yhteistyössä tai sen kanssa työskentelee yli kolmasosa maailman kokeellisista hiukkasfyysikoista. Organisaation jäsenvaltioina on 23 maata. Cernissä löydettiin Higgsin bosoni vuonna 2012.

Suomi liittyi organisaation jäseneksi vuonna 1991. Suomen osallistumista Cernin projekteihin hoitaa suomalaisten yliopistojen yhteinen Fysiikan tutkimuslaitos HIP.

Historia

CERN on lyhenne sanoista Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire. Tämä ”conseil” eli neuvosto perustettiin 1952, ja se muuttui ”organisaatioksi” 1954. Nimilyhenne säilytettiin kuitenkin ennallaan. Nykyisin Cerninä tunnetun tutkimuskeskuksen rakentaminen aloitettiin 1955. Se sijaitsee Geneven kaupungin kupeessa Sveitsin ja Ranskan rajalla, pääosin sveitsiläisen Meyrinin ja ranskalaisen Prévessin-Moëns'n alueella. Järjestön päämaja on Meyrinissä.

Hiukkastörmäyttimet

LHC-kiihdytin sijaitsee Sveitsin ja Ranskan rajalla Geneven lentoaseman länsipuolella.

2 kilometriä halkaisijaltaan oleva Super Proton Synchrotron (SPS) ehdotettiin [2] 1970-luvun lopulla muunnettavaksi kahta vastakkain kiertävää hiukkassuihkua törmäyttäväksi hiukkastörmäyttimeksi. Ajateltiin, että törmäyttämällä protoneja ja antiprotoneja vastakkain saataisiin riittävästi törmäysenergiaa, jotta voitaisiin havaita Z-bosoni. Näin tapahtuikin vuonna 1983, kun löydettiin W- ja Z-bosonit.[3]

Vuonna 1989 Cerniin valmistui pääasiassa elektronien kiihdyttämiseen tarkoitettu LEP-törmäytin (Large Electron-Positron Collider). Kiihdytinputki on 27 kilometriä pitkä rengas, joka kulkee Ranskan ja Sveitsin alueella, noin sadan metrin syvyydessä maan alla. Kiihdytinputken varrella on neljä väliasemaa, joissa kussakin on erilaisia hiukkasilmaisimia tai esim. hiukkasinjektointipiste alemman tason kiihdyttimistä. LEP ajettiin lopullisesti alas 2. marraskuuta 2000 ja purettiin pois tulevan LHC:n tieltä. Sillä mitattiin erityisesti W- ja Z-bosonien ominaisuuksia tarkkuudella, joka antoi luottamusta hiukkasfysiikan standardimalliin.

Uuden törmäyttimen suunnittelu alkoi 1984.[4] Rakennettavaksi valittu Large Hadron Collider eli LHC (suuri hadronitörmäytin) törmäyttäisi kahta vastakkain kiertävää protonisuihkua. LHC käynnistettiin ensimmäisen kerran syyskuussa 2008. Kiihdytin rakennettiin samaan olemassa olevaan LEP:iä varten rakennettuun putkeen, mutta juuri magneettien parantamisella saadaan aikaiseksi suurempi kiihdytysjännite. Koekäyttöjen jälkeen ensimmäiset varsinaiset kokeet aloitettiin 30. maaliskuuta 2010. Kiihdyttimen ensimmäinen päätehtävä oli löytää Higgsin bosoni, jonka löytymisestä raportoitiin 4. heinäkuuta 2012.[5]

Tietotekniikka

Cernissä oli käytössä CERNET-niminen tietokoneverkko suurtietokoneiden ja minitietokoneiden välillä 1970-luvulla, joka muistutti rakenteeltaan ARPANETiä mutta käytti eri protokollia.[6] Berkeley Unixin myötä TCP/IP levisi myös Cerniin.[6] Ulkoiset yhteydet jatkoivat ISO- ja DECnet-yhteyksillä vuoteen 1989 saakka.[6]

Cernin fyysikko Tim Berners-Lee keksi 1990 tiedonsiirtojärjestelmän tutkimustulosten automaattiseen jakamiseen tutkijoille ympäri maailmaa.[7] Tämä WWW eli World Wide Web laajeni sittemmin maailmanlaajuiseksi.

Cern toimii grid-laskentaverkon tier 0 -keskuksena.[8]

Vuonna 2019 Cern säilöi noin 330 petatavua dataa.[9]

Tulevaisuus

Noin kymmenen toimintavuoden jälkeen LHC:tä on ehdotettu päivitettäväksi High Luminosity Large Hadron Collider eli HL-LHC muotoon.

Cernin tulevista hankkeista on suunnittelun ja alustavan kehittelyn alla kaksi erityyppistä törmäytintä; lineaarikiihdytin CLIC ja LHC:n kaltainen, mutta suurempi, rengaskiihdytin FCC eli Future Circular Collider. FCC olisi halkaisijaltaan 80–100 kilometriä ja törmäysenergialtaan jopa 100 TeV.[4]

Hallinto

Cernin ylin päätäntävalta on neuvostolla, jossa on kustakin jäsenmaasta kaksi edustajaa. Toinen edustaja edustaa valtion hallintoa ja toinen tieteellistä yhteisöä.[10]

Pääjohtajat

saaja vuosi valtio
Edoardo Amaldi 1952–1954  Italia
Felix Bloch 1954–1955  Sveitsi
Cornelis Bakker 1955–1960  Alankomaat
John Adams 1960–1961 vt.  Britannia
Victor Frederick Weisskopf 1961–1965  Itävalta
Bernard Gregory 1966–1970  Ranska
Willibald Jentschke 1971–1975  Itävalta
John Adams 1971–1980  Britannia
Léon van Hove 1976–1980  Belgia
Herwig Schopper 1981–1988  Länsi-Saksa
Carlo Rubbia 1989–1993  Italia
Christopher Llewellyn Smith 1994–1998  Britannia
Luciano Maiani 1999–2003 San Marino San Marino
Robert Aymar 2004–2008  Ranska
Rolf-Dieter Heuer 2009–2015  Saksa
Fabiola Gianotti 2016–  Italia

Jäsenmaat

Cernin jäsenmaat vuonna 2019.

Cernillä on 23 jäsenvaltiota.[1] Jäsenet ovat Israelia lukuun ottamatta Euroopan valtioita ja useimmat kuuluvat EU:hun. Varsinaisten jäsenten lisäksi Cernillä on kahdeksan tarkkailijajäsentä. Tarkkailijajäsenet ovat Euroopan ulkopuolisia tai ei-valtiollisia tahoja. Ne, joilla on tarkkailijastatus, eivät ole jäseniä eivätkä osallistu päätöksentekoon, mutta niillä on mahdollisuus osallistua neuvoston kokouksiin ja saada neuvoston dokumentteja.[1]

Perustajamaat

Myöhemmin liittyneet maat

Kumppanijäsenet

Kumppanijäsenistä kaksi on esivaiheessa ennen varsinaista jäsenyyttä:[1]

Muita kumppanijäseniä on viisi:[1]

Tarkkailijajäsenet

Cernin jäsenet sinisellä ja tarkkailijajäsenet punaisella pl. Euroopan komissio ja UNESCO. (tilanne vuonna 2013)

Cernin tarkkailijajäseniä on kuusi:[1]

Lähteet

  1. ↑ a b c d e f Our Member States (Jäsenluettelot Cernin verkkosivulla) home.cern. Viitattu 8.8.2019.
  2. ↑ fyysikot Carlo Rubbia, Peter McIntyre ja David Cline
  3. ↑ Izlar, Kelly: Thirty years of the Z boson 31.5.2013. CERN. Viitattu 9.3.2019.
  4. ↑ a b Leino, Raili: Satakilometrinen rengas Cerniin – seuraavan sukupolven hiukkaskiihdyttimen suunnittelu käynnistyi Tekniikka & Talous. 7.2.2014. Viitattu 9.3.2019.
  5. ↑ Perkins, Ceri & Collins, Nick: Higgs boson: scientists 99.999% sure 'God Particle' has been found Telegraph. 4.7.2012. Viitattu 4.7.2012. (englanniksi)
  6. ↑ a b c Ben Segal: A Short History of Internet Protocols at CERN ben.home.cern.ch. huhtikuu 1995. Arkistoitu 2.5.2015. Viitattu 17.6.2018.
  7. ↑ The birth of the Web CERN. Viitattu 9.3.2019.
  8. ↑ CERN - Euroopan hiukkasfysiikan tutkimuslaitos Suomen Akatemia. Arkistoitu 20.6.2018. Viitattu 20.6.2018.
  9. ↑ Data preservation CERN. Viitattu 6.1.2022. (englanniksi)
  10. ↑ Structure as of 2018 CERN. Viitattu 9.3.2019.
  11. ↑ CERN to admit Israel as first new Member State since 1999 CERN.
  12. ↑ CERN welcomes Romania as its twenty-second Member State CERN. 17.7.2016. Viitattu 9.3.2019.
  13. ↑ Serbian flag raised at CERN (Cernin tiedote 30.4.2019) home.cern. Viitattu 8.8.2019.

Aiheesta muualla