Kako razumjeti i objasniti 'Božju česticu'

Ova nedatirana slika koju je stavio na raspolaganje CERN prikazuje tipičan događaj kandidata koji uključuje dva fotona visoke energije čija se energija (prikazana crvenim tornjevima) mjeri u CMS elektromagnetskom kalorimetru. Žute linije su izmjereni tragovi drugih čestica proizvedenih u sudaru. Blijedoplavi volumen prikazuje CMS kristalnu bačvu kalorimetra. Uz ovacije i ovacije, znanstvenici najvećeg svjetskog razbijača atoma izjavili su da su otkrili novu subatomsku česticu u srijedu, 4. srpnja 2012., nazvavši je 'u skladu' s dugo traženim Higgsovim bozonom - popularno poznatim kao 'Božja čestica' pomaže objasniti što daje svu materiju u svemiru veličinu i oblik. (AP Photo/CERN) SAMO UREDNIČKA UPOTREBA - OBAVEZNO KREDIT -

Novinari vole koristiti riječi poput 'otkriće' i 'proboj', ali znanstvenici se grče na takve riječi. Možda bi im posebno smetala fraza 'Božja čestica', izraz koji je stvorio nobelovac fizičar Leon Lederman kao način objašnjenja kako subatomski svijet funkcionira - a ne tko ga je stvorio.

Znanstvenici koriste drugačiji izraz, Higgsov bozon , i ponuditi opise poput ovog Glavni direktor CERN-a Rolf Heuer dao je u srijedu ujutro na konferenciji za novinare u blizini Ženeve :

“Otkriće čestice u skladu s Higgsovim bozonom otvara put detaljnijim studijama, koje zahtijevaju veće statistike, koje će odrediti svojstva nove čestice i vjerojatno će baciti svjetlo na druge misterije našeg svemira.”

Nije ni čudo što su novinari u iskušenju reći stvari poput “Znanstvenici su otkrili Božju česticu, ključ za razumijevanje svemira”.

Ne još.

Božja čestica

Lederman je opisao čestica kao stvar koja 'vjerujem da orkestrira kozmičku simfoniju.'

Lederman je također objasnio kako je došao do izraza 'Božja čestica'. U radu pod nazivom “ Priča o dvije čestice i Ultimate T-Shirt ,' on je objasnio:

Ovaj bozon je toliko središnji za stanje fizike danas, toliko je ključan za naše konačno razumijevanje strukture materije, a opet toliko nedostižan da sam mu dao nadimak: Božja čestica. Zašto Božja čestica? Dva razloga. Prvo, izdavač nam nije dopustio da se javimo
to je Prokleta čestica, iako bi to mogao biti prikladniji naslov, s obzirom na njegovu zlobnu prirodu i trošak koji uzrokuje. I drugo, postoji svojevrsna veza s drugom knjigom, puno starijom…

Mislio je na biblijsku knjigu, Postanak 11:1-9, odlomak za koji kaže da evocira vrijeme kada su ljudi dijelili jedan jezik i materija je bila simetrična. Onda se zakompliciralo.

Lederman je bio jedan od legija znanstvenika koji su tražili ovu česticu koja bi mogla objasniti kako atomi dobivaju svoju masu. Na neki način, to je pokušaj razumijevanja najmanje stvari, subatomskih čestica, kako bismo razumjeli najveću stvar, svemir.

Lederman je napisao vlastitu verziju novonastale knjige Postanka 11 u kojoj je zamislio ovaj dan, dan kada bi znanstvenici mogli objaviti da su na rubu razotkrivanja misterija:

“I cijeli svemir je bio od mnogih jezika i mnogih govora. I dogodi se, dok su putovali s istoka, da nađoše ravnicu u zemlji Waxahachie i tamo se nastaniše. I rekli su jedan drugome: 'Idi, hajde da napravimo divovski sudarač, čiji sudari mogu seći do početka vremena. I imali su supravodljive magnete za savijanje, a protoni su ih imali za razbijanje.

I Gospod je sišao da vidi akcelerator, što su ga sagradila djeca ljudska. A Gospodin reče: 'Evo, narod ne zbunjuje moju sramotu.' I Gospodin uzdahne i reče. Idi, idemo dolje i tamo im daj Božju česticu da vide kako je lijep svemir koji sam napravio.”

— Vrlo novi zavjet, 11:1

Novinarske mine

Kada počnete koristiti riječi kao što je Božja čestica, počinjete miješati teologiju (sustav vjerovanja) i znanost, sustav dokazivih činjenica koje se mogu replicirati.

Kada koristite riječi poput “otkriće” implicirate da sada znamo nešto što nikada prije nismo znali. Neki su rekli da je pronalaženje Higgsove čestice poput pronalaska otiska dinosaura; pronašli ste ostatak ili trag, a ne samu STVAR.

Ali budimo jasni, čak i znanstvenici uključeni u ovaj posao vjeruju da su vrlo blizu saznanja o nečemu velikom i važnom.

Ova nedatirana slika koju je stavio na raspolaganje CERN prikazuje tipičan događaj kandidata koji uključuje dva fotona visoke energije čija se energija (prikazana crvenim tornjevima) mjeri u CMS elektromagnetskom kalorimetru. Žute linije su izmjereni tragovi drugih čestica proizvedenih u sudaru. Blijedoplavi volumen prikazuje CMS kristalnu bačvu kalorimetra. (AP Photo/CERN)

“Otkriće” je ipak pogrešna riječ. Ova najava više je nalikovala desetljećima dugog cijeđenja razumijevanja koje je ubrzano posljednjih mjeseci.

Prije nekoliko dana , američki znanstvenici rekli su da su blizu mogućnosti da kažu da su pronašli Božju česticu. Blizu ali ne sasvim.

Još u ožujku , američki znanstvenici izvijestili su otprilike istu stvar, da su nakon proučavanja podataka više od 40 godina bili prilično blizu mogućnosti reći da su izolirali Božju česticu.

Šest mjeseci ranije, u prosincu 2011., dvije europske skupine pronašle su otprilike istu stvar.

Ali ovog tjedna izvješća pozdravljaju ono što se činilo kao nešto sasvim novo - 'otkriće'.

U jednom izvještaju je pisalo, 'Znanstvenici su danas pozdravili 'momentalno' otkriće...'

New York Times rekli su znanstvenici, “otkrili novu subatomsku česticu koja izgleda za cijeli svijet kao Higgsov bozon , potencijalni ključ za razumijevanje zašto elementarne čestice imaju masu i doista za postojanje raznolikosti i života u svemiru.”

Što su znanstvenici tražili i što su pronašli?

Počnimo s malim. Subatomske čestice poput elektrona, protona i neutrona čine atome. Atomi čine molekule. Molekule se lijepe kako bi stvorile tvari kao što su voda, drvo, kemikalije i guma.

Zatim postoje stvari koje fizičari nazivaju bozonima. Bozoni su čestice poput fotona, ali ne reagiraju isto kao druge čestice. Čini se da pomažu drugim česticama da se slažu. Fotoni nemaju masu, već samo energiju. Druge čestice, na primjer protoni, imaju masu.

Ali odakle su došle te najsitnije čestice, bozoni? Znanstvenik po imenu Peter Higgs (dakle Higgsov bozon) sugerirao je da možda postoji ključna čestica s kojom drugi komuniciraju. Kad bi znanstvenici mogli shvatiti ovu česticu, mogli bi razumjeti što elektronima, protonima i neutronima daje njihovu masu, njihovu tvar.

Nick Thompson iz CNN-a ponudio je ovu analogiju:

“Zamislite svemir kao zabavu. Relativno nepoznati gosti na zabavi mogu brzo proći kroz sobu neprimjetno; popularniji gosti privući će grupe ljudi (Higgsovi bozoni) koji će potom usporiti njihovo kretanje kroz sobu.

“Brzina čestica koje se kreću kroz Higgsovo polje djeluje na isti način. Određene će čestice privući veće nakupine Higgsovih bozona - a što više Higgsovih bozona neka čestica privlači, to će biti veća njezina masa.'

Kada su znanstvenici ovog tjedna dali svoju veliku najavu, bili su vrlo oprezni da to NE nazovu probojom ili otkrićem. Nisu tvrdili da su pronašli Higgsov bozon, iako se očito tome svi nadaju.

Priča Wall Street Journala pokazuje koliko je oprezno objavljena najava:

“Joe Incandela, glasnogovornik jednog od eksperimenata, rekao je znanstvenicima u Europskom centru za nuklearna istraživanja, ili CERN-u, da je nova čestica definitivno bozon i najteži bozon ikada pronađen. “

“Implikacije su vrlo značajne i upravo iz tog razloga moramo biti iznimno marljivi u svim našim studijama i unakrsnim provjerama.”

Rad koji je proizveo današnju objavu proizvod je znanstvenika u Veliki hadronski sudarač , koji se nalazi na granici Švicarske i Francuske. Sudarač je podzemni cjevovod, svojevrsna trkaća staza, u kojoj znanstvenici ispucavaju dva snopa subatomskih čestica zvanih 'hadroni' - bilo protona ili olovnih iona - jedan u drugi u pokušaju da se sudare.

Oduvijek se smatralo da bi razbijanjem atoma mogli ponoviti takozvanu eksploziju 'Velikog praska' koja se možda dogodila kada je svemir počeo.

Amerikanci su desetljećima uključeni u ovaj posao sudarača. Ali prošle godine Ministarstvo energetike je zatvorilo Fermilab Tevatron sudara u blizini Batavie, Illinois, zbog problema s proračunom.

Dakle, zašto je sve ovo važno?

(Mala igra riječi za vas fizičare.)

Znanost o česticama ima opipljive prednosti, osim što objašnjava kako svemir funkcionira.

Lijek sada koristi znanost o česticama za dijagnosticiranje i liječenje raka. MRI, koje možete pronaći u velikim bolnicama diljem svijeta, koriste tehnologiju supravodljivih magneta.

Domovinske sigurnosti koristi fiziku čestica kako bi pogledao unutar velikih sanduka za transport.

Svjetska mreža kreirao je 'znanstvenik CERN-a Tim Berners-Lee ... kako bi fizičarima čestica pružio alat za brzu i učinkovitu komunikaciju s globalno raspršenim kolegama na sveučilištima i laboratorijima.'

Internet stranica Ministarstva energetike ukazuje na druge načine na koje je njegov supersudarač dotaknuo naše živote:

• Sterilizacija hrane
• Proizvodnja medicinskih izotopa
• Simulacija liječenja raka
• Ispitivanje pouzdanosti nuklearnog oružja
• Skeniranje transportnih kontejnera
• Predložena kombinacija PET i MRI snimanja
• Poboljšana kvaliteta zvuka u arhivskim snimkama
• Paralelno računanje
• Ionska implantacija za ojačavanje materijala
• Stvrdnjavanje epoksida i plastike
• Data mining i simulacija
• Međunarodni odnosi
• Transmutacija nuklearnog otpada
• Daljinski rad složenih objekata

Što možete učiniti s ovom pričom

Dakle, želite se uključiti u ovu priču, a oči vašeg urednika se okreću prema stražnjem dijelu njegove/njezine glave. Što sada?

Prvo, ispravite priču. Nemojte pretjerivati ​​s ovotjednom najavom kao nekim novim otkrićem koje se upravo dogodilo. Nemojte to igrati kao neku teološku raspravu jer se zove Božja čestica.

Drugo, pristupite priči ozbiljno. Fizika čestica može zvučati previše zastrašujuće da biste je mogli riješiti. Ali lokalne aplikacije koje utječu na javnost svuda su oko vas. Pogledajte odjel za nuklearnu medicinu vaše lokalne bolnice i sigurnost u luci.

Treće, kako su vaša lokalna sveučilišta uključena u otkrivanje? Koliko su studenti uzbuđeni što žive u doba ubrzanog otkrića? Razgovarajte s najboljim studentima znanosti i pitajte ih što se nadaju otkriti tijekom života.

Četvrto, kakvo je stanje prirodoslovnog obrazovanja u vašem dijelu Sjedinjenih Država?

Pitam se živimo li u dobu u kojem će Amerika ponovno pronaći načine za ulaganje u velike ideje poput super sudarača. Zaustavili smo program Space Shuttlea bez pojma što je sljedeće. Ne bi li bilo lijepo imati neku viziju, plan djelovanja i financiranje za ono što sljedeće želimo naučiti i otkriti? Pitajte o tome kongresne i predsjedničke kandidate.

Kladim se da i ti imaš ideje. Podijelite ih u odjeljku za komentare.