Tabla de contenidos
acrónimo Consejo Europeo para la Investigación Nuclear, convertirse en Organización europea de investigación nuclear, comúnmente llamado también Laboratorio Europeo de Física de Partículas
Institución intergubernamental con vocación científica, creada en 1954 por doce Estados europeos, ubicada a ambos lados de la frontera franco-suiza, cerca de Ginebra.
El CERN es un laboratorio internacional de física fundamental dedicado al estudio de los constituyentes últimos de la materia (partículas elementales) y sus interacciones. Utiliza aceleradores y detectores de partículas para este propósito. Los aceleradores llevan haces de partículas a energías muy altas para chocar con otros haces o con objetivos estacionarios. Los detectores permiten observar y registrar estas colisiones.
1. Historia del CERN
C’est au lendemain de la Seconde Guerre mondiale qu’est prise la décision de créer le Conseil européen pour la recherche nucléaire (Cern), dans le but de refonder une science européenne mise à mal par la guerre et ne pas se laisser distancer par los americanos. La idea lanzada en diciembre de 1949 por unos pocos físicos visionarios (Raoul Dautry, Pierre Auger, Lew Kowarski, Edouardo Amaldi y Niels Bohr) se hizo realidad apenas cinco años después. En mayo de 1954, la Convención CERN fue ratificada por doce estados europeos: República Federal de Alemania, Bélgica, Dinamarca, Francia, Grecia, Italia, Noruega, Países Bajos, Reino Unido, Suecia, Suiza y Yugoslavia.
La misión del CERN es la investigación fundamental sobre la estructura de la materia, con exclusión de cualquier actividad con fines militares (esto implica hacer olvidar las bombas atómicas lanzadas sobre Hiroshima y Nagasaki por un uso pacífico y científico de la energía nuclear), como se menciona en su Convención Constitutiva. :
La Organización asegura la colaboración entre los Estados europeos para la investigación nuclear de carácter puramente científico y fundamental, así como para otras investigaciones de importancia fundamental para ella. La Organización se abstiene de cualquier actividad con fines militares y los resultados de su trabajo experimental y teórico se publican o de cualquier otra forma se hacen accesibles al público.
El primer acelerador de partículas, el sincrociclotrón (SC), se puso en marcha en 1957, lo que permitió a la mayoría de los países europeos participar en los experimentos de física más avanzados a nivel mundial. Desde entonces, otros aceleradores y detectores de partículas han tomado el relevo y están contribuyendo a hacer del CERN uno de los laboratorios científicos más grandes y prestigiosos del mundo, siempre a la vanguardia (→ ciclotrón, sincrotrón).
2. Organización del CERN
2.1. Estados miembros y no miembros
El CERN ahora tiene veintiún estados miembros: Alemania, Austria, Bélgica, Bulgaria, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Grecia, Hungría, Israel, Italia, Noruega, los Países Bajos, Polonia, Portugal, la República Eslovaca, la República Checa, Reino Unido, Suecia y Suiza.
Contribuyen a los costos de capital y operativos de los programas del CERN y están representados en la Junta, responsables de todas las decisiones importantes relacionadas con el laboratorio y sus actividades.
Otros Estados u organizaciones internacionales, aunque no puedan adherirse, pueden participar como observadores. Este es el caso de la Comisión Europea, India, Japón, Federación de Rusia, Unesco y Estados Unidos. Esta condición les permite asistir a las reuniones de la Junta sin participar en los procedimientos de toma de decisiones.
Los estados no miembros que participan actualmente en los programas del CERN son Sudáfrica, Argelia, Argentina, Armenia, Australia, Azerbaiyán, Bielorrusia, Brasil, Canadá, China, Chipre, Croacia, Estonia, Georgia, India, Irán, Irlanda, Islandia, Marruecos, México, Pakistán, Perú, Rumania, Serbia, Eslovenia, Corea del Sur, Taiwán y Ucrania.
La participación de países como India, Pakistán y China, a pesar de las difíciles relaciones políticas, es indicativa del papel único que juega el CERN en la escena científica internacional. El CERN perpetúa así los deseos del físico estadounidense Isidore Isaac Rabi (Premio Nobel de Física en 1944) durante la conferencia de la Unesco de 1950, para quien el CERN sería «una organización dedicada a los esfuerzos científicos comunes, en beneficio de los países que se vieron envueltos en combates mortales ”.
Cabe señalar también que el CERN tiene contactos científicos con la Autoridad Palestina, China (Taipei), Cuba, Ghana, Irlanda, Letonia, Líbano, Madagascar, Malasia, Mozambique, Filipinas, Qatar, Ruanda, Singapur, Sri Lanka, Tailandia, Túnez, Uzbekistán y Venezuela.
2.2. Estructura interna
A la cabeza del CERN, un Consejo es la autoridad suprema, responsable en última instancia de todas las decisiones importantes. Determina la línea de conducta de la organización en materia científica, técnica y administrativa, asistida en su labor por el Comité de Política Científica y el Comité de Finanzas.
El Director General es tradicionalmente un científico, designado por cinco años por el Consejo. Asistido por un Consejo de Administración, gestiona el laboratorio apoyándose en los diez departamentos de la organización (arneses; finanzas y procesos administrativos; dirección de obra y edificación; industria, compras y transferencia de conocimiento; ingeniería; física experimental; física teórica; recursos humanos; tecnología; tecnología de la información).
3. Equipo, investigadores e ingenieros
Desde su creación, el CERN ha construido una sucesión de máquinas cada vez más potentes: un sincrociclotrón de 600 MeV (millones de electronvoltios) en 1957; un sincrotrón de protones (PS) de 28 GeV (28 mil millones de electronvoltios), encargado en 1959; el primer colisionador de protones del mundo con anillos de almacenamiento que se cruzan (ISR, Anillos de almacenamiento que se cruzan) terminado en 1970; un supersincrotrón de protones (SPS) de 450 GeV, encargado en 1976; un gran colisionador de electrones y positrones, LEP (Colisionador de positrones de electrones grandes), el anillo de colisión más grande del mundo (27 km de circunferencia, encargado en 1989, que permitió alcanzar energías superiores a 200 GeV; la decisión de apagar el LEP se tomó en noviembre de 2000 para permitir la construcción de un Gran Colisionador de Hadrones, el LHC (Gran Colisionador de Hadrones), que usa el mismo túnel pero acelera los protones en ambas direcciones a una energía de 7 TeV por haz de protones (es decir, 14 TeV en colisión). Encargado en septiembre de 2008, el LHC ya permitió descubrir el bosón de Higgs en 2012.
El CERN emplea a unas 2.500 personas. El personal científico y técnico del Laboratorio diseña y construye aceleradores de partículas y vela por su correcto funcionamiento. También contribuye a la preparación e implementación de experimentos científicos complejos, así como al análisis e interpretación de los resultados. Así, el CERN tiene aproximadamente diez veces más ingenieros y técnicos que investigadores físicos.
Además, el CERN da la bienvenida a unos 12.000 científicos visitantes, o la mitad de los físicos de partículas del mundo, de unos 600 institutos y universidades, que representan a 70 países y 120 nacionalidades.
4. Experimentos y detectores
En el CERN se están llevando a cabo numerosos experimentos para estudiar campos que van desde los rayos cósmicos hasta la supersimetría. Los experimentos más conocidos son los llevados a cabo en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), en particular los experimentos ATLAS y CMS que utilizan los detectores que llevaron al descubrimiento del bosón de Higgs.
Pero también se están llevando a cabo experimentos menos intensivos en medios pero igualmente fundamentales utilizando otros aceleradores del CERN, como el experimento COMPASS, que estudia la estructura de los hadrones (partículas formadas por quarks) utilizando haces del supersincrotrón de protones (SPS), o el experimento CLOUD que estudia el posible vínculo entre los rayos cósmicos y la formación de nubes utilizando el sincrotrón de protones …
5. Principales descubrimientos y grandes figuras del CERN
En seis décadas, los descubrimientos científicos realizados en los laboratorios del CERN son numerosos e importantes.
El 27 de enero de 1971, los Anillos de Almacenamiento Intersectantes (ISR) produjeron las primeras colisiones protón-protón del mundo. En 1973, un experimento realizado por el físico francés André Lagarrigue destaca las corrientes neutras, lo que constituye una primera validación de la teoría electrodébil (unificación de dos de las cuatro interacciones fundamentales a alta energía: electromagnetismo y la interacción débil → modelo estándar).
En 1981 se produjeron las primeras colisiones protón-antiprotón (→ antimateria, antipartícula), y el equipo de Carlo Rubbia y Simon Van der Meer descubrió en 1983 los bosones W y Z, vectores de la interacción débil, confirmando así la teoría electrodébil. Por este descubrimiento, los dos investigadores recibieron el Premio Nobel de Física al año siguiente, cumpliendo así uno de los sueños de los fundadores del CERN, el de establecer la preeminencia de Europa en el muy competitivo campo de la «ciencia pesada».
En 1989, los informáticos Tim Berners-Lee y Robert Cailliau inventaron la World Wide Web (→ Internet), inicialmente diseñada y desarrollada para satisfacer la necesidad de compartir información entre científicos que trabajan en diferentes universidades e institutos de todo el mundo. Esta invención, puramente relacionada con la investigación en física de partículas, está en el origen de una revolución económica y social.
En 1992, el físico francés Georges Charpak recibió el Premio Nobel de Física por la invención y desarrollo de detectores de partículas, en particular la cámara proporcional de múltiples cables (inventada en 1968).
En 1994, los físicos del CERN predijeron la masa que debería tener el quark top, uno de los constituyentes últimos de la materia. Este importante resultado guía la investigación de un equipo estadounidense del Fermilab que logra descubrir este famoso quark al año siguiente.
El 4 de julio de 2012, los equipos de los experimentos ATLAS y CMS llevados a cabo en el LHC anunciaron el descubrimiento del bosón de Higgs (parte faltante del modelo estándar), confirmando al CERN en su papel como polo principal de la investigación mundial en física de partículas. .
Siguiente paso para el CERN: encontrar partículas de una «nueva física» que permitan explicar la composición de la famosa materia oscura que constituye el 25,8% del Universo observable …