|
| Το υπόγειο εργαστήριο που κατασκευάστηκε στη Μινεάπολη για την διενέργεια του πειράματος MINOS |
Εγκαινιάστηκε την Παρασκευή, 4 Μαρτίου, στο Εργαστήριο Φέρμι (Fermi National Accelerator Laboratory), στη Μπατάβια του Ιλλινόϊ, το πείραμα MINOS και η διάταξη NuMI παραγωγής δεσμών σωματιδίων, που θα χρησιμοποιηθεί για να δημιουργήσει και να κατευθύνει υποατομικά σωμάτια, τα λεγόμενα νετρίνα, από το Fermilab (κοντά στο Σικάγο), σε ένα ανιχνευτή σωματιδίων στη Μινεσότα. Ο κ. J. Dennis Hastert Jr, πρόεδρος της βουλής αντιπροσώπων των ΗΠΑ, και ο Δρ.Raymond L. Orbach, διευθυντής της Γραμματείας Επιστημονικής Έρευνας του Υπουργείου Ενέργειας εγκαινίασαν επίσημα το πείραμα MINOS που θα μελετήσει το περιβόητο θέμα των «ταλαντώσεων νετρίνων». Στη συνέχεια, ο κ. Hastert ενεργοποίησε και έστειλε την πρώτη δέσμη νετρίνων διαμέσου του εσωτερικού της γης σε έναν ανιχνευτή τοποθετημένο σε απόσταση 735 χιλιομέτρων και σε βάθος περίπου 800 μέτρων από την επιφάνεια, στο ιστορικό ορυχείο σιδήρου του Σουδάν, στο βορειοανατολικό τμήμα της Πολιτείας της Μινεσότα.
Το πρόγραμμα NuMI (Neutrinos at the Main Injector), με το πείραμα MINOS συγκεντρώνει περισσότερους από 200 επιστήμονες, μηχανικούς, τεχνικούς και φοιτητές από 32 ιδρύματα 6 χωρών, μεταξύ αυτών της Βραζιλίας, της Γαλλίας, της Ελλάδας, της Ρωσίας, του Ηνωμένου Βασιλείου και των Ηνωμένων Πολιτειών. Στα ιδρύματα περιλαμβάνονται πανεπιστήμια και εθνικά ερευνητικά κέντρα. Η Ελληνική ομάδα αποτελείται από Φυσικούς Επιστήμονες από τον Τομέα Πυρηνικής Φυσικής και Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων του Τμήματος Φυσικής του Παναπιστημίου Αθηνών, με υπεύθυνο τον καθηγητή Γεώργιο Τζανάκο.
Ο καθηγητής Γ. Τζανάκος δηλώνει πως “είμαστε πολύ ευτυχείς που έχουμε την ευκαιρία να συμμετέχουμε ενεργά σε ένα διεθνές πείραμα υψίστης σημασίας, με συνεργάτες από κορυφαία Εργαστήρια και Πανεπιστήμια του εξωτερικού. Η μελέτη της φυσικής των νετρίνων είναι κάτι που απασχολεί πολλούς επιστήμονες διεθνώς. Το νετρίνο, αυτή η απειροελάχιστη ποσότητα πραγματικότητας, που μπόρεσε ποτέ να συλλάβει ο ανθρώπινος νους, απαιτεί τεράστιες εγκαταστάσεις ανιχνευτών και μακροχρόνια έρευνα για τη σύλληψη του. Όμως, η μελέτη αυτού του μικρού σωματιδίου, που έχει σχεδόν μηδενική μάζα και είναι χωρίς ηλεκτρικό φορτίο, ίσως να μας βοηθήσει να καταλάβουμε καλύτερα τους νόμους της φυσικής καθώς και κάποιες πτυχές της εξέλιξης του Σύμπαντος, αυτού του μεγάλου.” Το πείραμα MINOS χρησιμοποιεί μια δέσμη νετρίνων, που παράγεται στον κύριο επιταχυντή του Fermilab, για να μελετήσει τα μυστικά αυτών των ασύλληπτων υποατομικών σωματιδίων: από πού προέρχονται, ποιες είναι οι μάζες τους και πώς μεταμορφώνονται από το ένα είδος στο άλλο. Στη Μινεσότα, ένας ανιχνευτής σωματιδίων 6.000 τόνων θα ανιχνεύει τα νετρίνα που μπορεί να έχουν μεταμορφωθεί κατά τη διάρκεια της πτήσης τους διάρκειας 2,5 χιλιοστών του δευτερολέπτου. Τρισεκατομμύρια παραγόμενα νετρίνα θα διέρχονται από τον ανιχνευτή του πειράματος MINOS κάθε χρόνο. Καθώς όμως τα νετρίνα αλληλεπιδρούν, εξαιρετικά σπάνια, μόνο περίπου 1500 από αυτά, θα συγκρούονται με άτομα στο εσωτερικό του ανιχνευτή, ενώ τα υπόλοιπα θα περνούν χωρίς καμιά αλληλεπίδραση. Οι επιστήμονες στο πείραμα MINOS θα χρησιμοποιήσουν αυτή τη μεταμόρφωση των νετρίνων ως εργαλείο για την ανακάλυψη των μυστικών τους.
«Εν καιρώ, το εγχείρημα MINOS θα αποτελέσει ορόσημο στην ιστορία της φυσικής. Αυτή η παγκοσμίου επιπέδου έρευνα είναι μια τολμηρή και γεμάτη όραμα πρωτοβουλία που θα έχει πολύ βαθιά επίδραση στην κατανόηση μας για τη δομή και την εξέλιξη του Σύμπαντος,» δήλωσε το μέλος του κογκρέσου James L. Oberstar, του οποίου η περιφέρεια στη Μινεσότα περιλαμβάνει την περιοχή του Soudan. «Ο πετρώδης αυτός σχηματισμός, ηλικίας της τάξης των δισεκατομμυρίων ετών, στο υπόγειο ορυχείο του Soudan, το οποίο βρίσκεται στην περιφέρεια μου, έχει δώσει μερικά από τα πλουσιότερα κοιτάσματα σιδήρου. Τώρα μπορεί να βοηθήσει στο ξεκλείδωμα των μυστικών σχετικά με την προέλευση του Σύμπαντος. Συγχαίρω τον Dr. Earl Peterson, το πανεπιστήμιο της Μινεσότα, το Fermilab και το Υπουργείο Ενέργειας των Η.Π.Α. που βρίσκονται στην αιχμή της επιστημονικής έρευνας και ανακάλυψης.»
Η δημιουργία των προοριζόμενων για τη Μινεσότα, νετρίνων απαίτησε την κατασκευή μιας ειδικής γραμμής παραγωγής δέσμης νετρίνων, που βρίσκεται σε υπόγειο χώρο στη περιοχή του Fermilab Η γραμμή αυτή είναι μια σήραγγα μήκους 1200 μέτρων της οποίας η κατεύθυνση, προς το βόρειο πόλο και λίγο κεκλιμένη προς τα κάτω, οδηγεί από το Fermilab προς το Soudan. Στη σήραγγα αυτή βρίσκεται ο εξοπλισμός που δημιουργεί τα νετρίνα, από πρωτόνια που επιταχύνονται από τον κύριο επιταχυντή του Fermilab. Ακολουθεί η αίθουσα MINOS, ένας χώρος μήκους 36 μέτρων, που βρίσκεται 105 μέτρα κάτω από την επιφάνεια του εργαστηρίου και στην οποία η πρόσβαση γίνεται με ένα ανελκυστήρα, ο οποίος διανύει το ισοδύναμο ενός τριανταόροφου κτηρίου. Η αίθουσα MINOS φιλοξενεί τον κοντινό ανιχνευτή, μια μικρότερη έκδοση εκείνου στο Soudan, ο οποίος χρησιμοποιείται για μετρήσεις σχετικά με τις ιδιότητες των νετρίνων στην αρχή του ταξιδιού τους προς τη βόρεια Μινεσότα.
Ο μακρινός ανιχνευτής του MINOS βρίσκεται στο Soudan Underground Mine State Park και η λειτουργία του είναι ευθύνη του Υπουργείου Φυσικών Πόρων της Μινεσότα. Ο καθηγητής Earl Peterson του πανεπιστήμιου της Μινεσότα είναι ο διευθυντής του υπογείου εργαστηρίου. Ως το πρώτο ορυχείο σιδήρου στην Μινεσότα, το Soudan θεωρείται εθνικός ιστορικός τόπος. Οι πιέσεις της αγοράς σταμάτησαν τη λειτουργία του το 1962. Πριν γίνουν οι απαιτούμενες επεκτάσεις για τον ανιχνευτή του MINOS και το πείραμα αναζήτησης κρυογεννους σκοτεινής ύλης του Fermilab, το υπόγειο εργαστήριο του Soudan στέγαζε το πείραμα Soudan detector 2, κατά το οποίο αναζητήθηκαν διασπάσεις πρωτονίων, των φορτισμένων συστατικών των ατομικών πυρήνων. Το προσωπικό του πάρκου προσφέρει σήμερα υπόγειες ξεναγήσεις σε 30,000 με 40,000 επισκέπτες το χρόνο, που έχουν τη δυνατότητα να δουν τόσο την περιοχή του ορυχείου όσο και τον χώρο που βρίσκεται ο ανιχνευτής του MINOS στο υπόγειο εργαστήριο. Επιπλέον πόλο έλξης αποτελεί η 60 ποδών τοιχογραφία , ζωγραφισμένη στον τοίχο της κοιλότητας από τον Joe Giannetti, καλλιτέχνη από την Μινεάπολη.
Ο Δρ. Michael Turner, υποδιευθυντής του τμήματος Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών των ΗΠΑ πιστεύει ότι η απειροελάχιστη μάζα των νετρίνων υποκρύπτει κάποιες πληροφορίες που μπορεί να έχουν σοβαρό αντίκτυπο στη φυσική. “Τα νετρίνα αναφέρονται πάντα ως σωμάτια – φαντάσματα, άνευ σημασίας. Αυτό όμως απέχει δραματικά από την πραγματικότητα . Τα νετρίνα συνεισφέρουν στη μάζα του Σύμπαντος τόσο, όσο και τ’ αστέρια. Ο ρόλος τους είναι επίσης καθοριστικός στην παραγωγή χημικών στοιχείων κατά τις εκρήξεις αστέρων, ενώ μπορούν να μας πληροφορήσουν για την προέλευση των νετρονίων, των πρωτονίων και των ηλεκτρονίων που είναι οι δομικές μονάδες των ατόμων του σύμπαντος. Το πείραμα MINOS θα μας βοηθήσει όλους να καταλάβουμε καλύτερα πώς τα νετρίνα διαμόρφωσαν τον κόσμο που ζούμε.”
Το Fermi National Accelerator Laboratory, που ιδρύθηκε το 1967, είναι τμήμα του Εθνικού Εργαστηρίου Ενέργειας στην Batavia του Illinois, περίπου 40 μίλια δυτικά του Σικάγου. Στο Fermilab λειτουργεί ο παγκοσμίως υψηλότερης ενέργειας επιταχυντής σωματιδίων, ο Tevatron, στα 6800 εκτάριά του. Περίπου 2,500 φυσικοί από πανεπιστήμια και εργαστήρια όλου του κόσμου πραγματοποιούν πειράματα χρησιμοποιώντας τους επιταχυντές του Fermilab, προσπαθώντας να ανακαλύψουν από τι αποτελείται το σύμπαν και πως αυτό λειτουργεί. Ανακαλύψεις στο Fermilab οδήγησαν σε αξιοσημείωτες αντιλήψεις / ιδέες για τη φύση του κόσμου που μας περιβάλει.
Το Πανεπιστήμιο Αθηνών συμμετέχει ενεργά στο πείραμα MINOS με μία ερευνητική ομάδα, την οποία διυθύνει ο καθηγητής του Τμήματος Φυσικής, Γεώργιος Τζανάκος. Η ομάδα αυτή έχει συνεισφέρει στην κατασκευή του ανιχνευτή των νετρίνων στο ορυχείο Σουδάν, κάνοντας την πλήρη μελέτη των φωτο-ανιχνευτών (τα «μάτια») του MINOS στα εργαστήρια της ομάδας στον Τομέα Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων. Η ομάδα αυτή έχει συνεισφέρει επίσης στην εγκατάσταση και έλεγχο του κοντινού ανιχνευτή νετρίνων στο Fermilab, καθώς και στην σχεδίαση ανιχνευτών για την συνεχή παρακολούθηση της ποιότητας της δέσμης των νετρίνων. Ο ομάδα του Παν/μίου Αθηνών είναι τώρα έτοιμη να πάρει ενεργό μέρος στην ανάλυση των δεδομένων που θα προκύψουν από το πείραμα για την εξιχνίαση του φυσικού φαινομένου των ταλαντώσεων νετρίνων, που πρέπει να παρατηρηθεί υπό ελεγχόμενες συνθήκες, εάν όντως τα νετρίνα έχουν έστω και πολύ μικρή, αλλά μη μηδενική, μάζα.
