Kuidas mõista ja selgitada 'jumalaosakest'

See CERN-i poolt kättesaadavaks tehtud dateerimata pilt näitab tüüpilist kandidaatsündmust, mis hõlmab kahte suure energiaga footoni, mille energiat (kujutatud punaste tornidega) mõõdetakse CMS-i elektromagnetilises kalorimeetris. Kollased jooned on kokkupõrkel tekkinud teiste osakeste mõõdetud jäljed. Helesinine maht näitab CMS-i kristallkalorimeetri silindrit. Maailma suurima aatomipurustaja teadlased väitsid kolmapäeval, 4. juulil 2012, et avastasid uue subatomilise osakese, nimetades seda 'kooskõlaliseks' kauaotsitud Higgsi bosoniga – rahvasuus tuntud kui 'jumalaosake'. aitab selgitada, mis annab kogu aine suuruse ja kuju universumis. (AP Photo/CERN) AINULT TOIMEKUSKASUTAMINE – KOHUSTUSLIK KREDIT –

Ajakirjanikud armastavad kasutada selliseid sõnu nagu 'avastus' ja 'läbimurre', kuid teadlased tõmbuvad selliste sõnade peale. Nad võivad olla eriti rahutud fraasi 'Jumala osakese' pärast, mille on loonud Nobeli preemia võitnud füüsik Leon Lederman kui viis selgitada, kuidas subatomiline maailm töötab – mitte, kes selle lõi.

Teadlased kasutavad teistsugust väljendit, Higgsi boson ja pakkuda sarnaseid kirjeldusi CERNi peadirektor Rolf Heuer andis kolmapäeva hommikul Genfi lähedal pressikonverentsil :

'Higgsi bosoniga kooskõlas oleva osakese avastamine avab tee üksikasjalikumateks uuringuteks, mis nõuavad suuremat statistikat, mis määrab kindlaks uue osakese omadused ja toob tõenäoliselt valgust meie universumi teistele saladustele.'

Pole ime, et ajakirjanikel on kiusatus öelda selliseid asju nagu 'Teadlased on avastanud jumalaosakese, võtme universumi mõistmiseks.'

Ei, mitte veel.

Jumala osake

Lederman kirjeldas osake kui asi, mis 'ma usun, et orkestreerib kosmilist sümfooniat'.

Lederman selgitas ka, kuidas ta tuli fraasiga 'Jumala osake'. Lehes nimega ' Lugu kahest osakesest ja ülim T-särk 'selgitas ta:

See boson on tänapäeva füüsika seisukorras nii kesksel kohal, nii ülioluline meie lõplikuks arusaamiseks mateeria struktuurist, kuid samas nii tabamatu, et olen andnud sellele hüüdnime: jumalaosake. Miks jumalaosake? Kaks põhjust. Esiteks ei luba väljaandja meil helistada
see on neetud osake, kuigi see võib olla sobivam pealkiri, arvestades selle kurja iseloomu ja sellega kaasnevaid kulutusi. Ja teiseks on omamoodi seos teise raamatuga, palju vanemaga…

Ta viitas Piibli raamatule 1. Moosese 11:1–9, mis tema sõnul meenutab aega, mil inimestel oli üks keel ja aine oli sümmeetriline. Siis läks asi keeruliseks.

Lederman oli üks leegionidest teadlasi, kes on otsinud seda osakest, mis võiks selgitada, kuidas aatomid oma massi saavad. Mõnes mõttes on see püüd mõista väikseimat asja, subatomaarseid osakesi, et saaksime mõista suurimat asja, universumit.

Lederman kirjutas oma versiooni uudsest 1. Moosese raamatust, milles ta kujutas ette seda päeva, päeva, mil teadlased võivad kuulutada, et nad on müsteeriumi lahtiharutamise äärel:

'Ja kogu universum oli paljudest keeltest ja paljudest kõnedest. Ja sündis, et kui nad idast liikusid, leidsid nad Waxahachie maal tasandiku ja elasid seal. Ja nad ütlesid üksteisele: 'Minge, ehitagem hiiglaslik põrkur, mille kokkupõrked võivad ulatuda aegade algusesse.' Ja neil olid ülijuhtivad magnetid painutamiseks ja prootonitel purustamiseks.

Ja Issand tuli alla, et näha kiirendit, mille inimlapsed ehitasid. Ja Issand ütles: 'Vaata, inimesed ei aja mu segadusse. Ja Issand ohkas ja ütles. Minge, laskume alla ja andke neile jumalaosake, et nad näeksid, kui ilus on minu tehtud universum.

— Väga Uus Testament, 11:1

Ajakirjanduse maamiinid

Kui hakkate kasutama selliseid sõnu nagu jumalaosake, hakkate segama teoloogiat (uskumuste süsteem) ja teadust, tõestatavate faktide süsteemi, mida saab korrata.

Kui kasutate sõnu nagu 'avastus', annate mõista, et nüüd teame midagi, mida me kunagi varem ei teadnud. Mõned on öelnud, et Higgsi osakese leidmine on nagu dinosauruse jalajälje leidmine; sa oled leidnud jäänuki või jälje, mitte ASJA enda.

Kuid olgem selged, isegi selle tööga seotud teadlased usuvad, et nad on väga lähedal millegi suure ja olulise teadmisele.

See CERN-i poolt kättesaadavaks tehtud dateerimata pilt näitab tüüpilist kandidaatsündmust, mis hõlmab kahte suure energiaga footoni, mille energiat (kujutatud punaste tornidega) mõõdetakse CMS-i elektromagnetilises kalorimeetris. Kollased jooned on kokkupõrkel tekkinud teiste osakeste mõõdetud jäljed. Helesinine maht näitab CMS-i kristallkalorimeetri silindrit. (AP foto / CERN)

'Avastamine' on siiski eksitav sõna. See teade on olnud pigem aastakümnete pikkune mõistmise õhkimine, mis on viimastel kuudel kiirenenud.

Paar päeva tagasi Ameerika teadlased ütlesid, et nad on peaaegu võimelised ütlema, et leidsid Jumala osakese. Sulge, kuid mitte päris.

Märtsis tagasi Ameerika teadlased teatasid enam-vähem samast asjast, et pärast enam kui 40 aastat kestnud andmete uurimist olid nad üsna lähedal sellele, et nad saaksid öelda, et nad eraldasid jumalaosakese.

Kuus kuud varem, 2011. aasta detsembris, leidsid kaks Euroopa rühma enam-vähem sama asja.

Kuid sel nädalal tervitavad aruanded seda, mis näis olevat midagi täiesti uut – 'avastust'.

Ühes aruandes öeldi, 'Teadlased kiitsid täna 'olulist' avastust...'

New York Times 'Avastasid teadlased uue subatomilise osakese, mis otsib kogu maailma nagu Higgsi boson , mis on potentsiaalne võti mõistmaks, miks elementaarosakestel on mass, ning universumi mitmekesisuse ja elu olemasolule.

Mida teadlased otsisid ja mida nad leidsid?

Alustame väikesest. Subatomilised osakesed nagu elektronid, prootonid ja neutronid moodustavad aatomeid. Aatomid moodustavad molekule. Molekulid kleepuvad kokku, moodustades selliseid aineid nagu vesi, puit, kemikaalid ja kumm.

Siis on need asjad, mida füüsikud nimetavad bosoniteks. Bosonid on osakesed, näiteks footonid, kuid nad ei reageeri samamoodi nagu teised osakesed. Tundub, et need aitavad teistel osakestel läbi saada. Footonid ei oma massi, vaid ainult energiat. Teistel osakestel, näiteks prootonitel, on mass.

Aga kust need väikseimad osakesed, bosonid, tulid? Teadlane nimega Peter Higgs (seega Higgsi boson) oletas, et võib-olla on seal võtmeosake, millega teised suhtlevad. Kui teadlased suudaksid selle osakese välja selgitada, saaksid nad aru, mis annab elektronidele, prootonitele ja neutronitele nende massi ja aine.

CNN-i Nick Thompson pakkus selle analoogia:

'Kujutage ette universumit nagu pidu. Suhteliselt tundmatud külalised peol võivad kiiresti märkamatult ruumist läbi astuda; populaarsemad külalised meelitavad ligi inimrühmi (Higgsi bosonid), kes seejärel aeglustavad oma liikumist ruumis.

“Higgsi väljast läbi liikuvate osakeste kiirus toimib paljuski samamoodi. Teatud osakesed tõmbavad ligi suuremaid Higgsi bosonite klastreid – ja mida rohkem Higgsi bosoneid osake ligi tõmbab, seda suurem on selle mass.

Kui teadlased sel nädalal oma suure teadaande tegid, olid nad väga ettevaatlikud, et MITTE nimetada seda läbimurdeks või avastuseks. Nad ei väitnud, et leidsid Higgsi bosoni, kuigi selgelt kõik seda loodavad.

Wall Street Journali lugu näitab, kui ettevaatlikult teade tehti:

'Ühe katse pressiesindaja Joe Incandela ütles Euroopa tuumauuringute keskuse ehk CERNi teadlastele, et uus osake on kindlasti boson ja raskeim boson, mis kunagi leitud. “

'Mõju on väga oluline ja just sel põhjusel peame olema kõigis oma uuringutes ja ristkontrollides äärmiselt hoolsad.'

Tänase teadaande koostanud töö on ettevõtte teadlaste tulemus Suur hadronite põrkur , mis asub Šveitsi ja Prantsusmaa piiril. Põrkur on maa-alune torujuhe, omalaadne võidusõidurada, mille käigus teadlased õhkuvad kaks subatomaarsete osakeste kiirt, mida nimetatakse 'hadroniteks' – kas prootoniteks või pliioonideks, et panna need kokku põrkama.

Arusaam on alati olnud, et aatomite kokkulöömisega võivad nad korrata niinimetatud 'Suure Paugu' plahvatust, mis võis juhtuda universumi tekkimisel.

Ameeriklased on selle põrkuräriga seotud olnud aastakümneid. Kuid eelmisel aastal sulges energeetikaministeerium Fermilab Tevatron kokkupõrge Illinoisi osariigis Batavia lähedal eelarveprobleemide tõttu.

Niisiis, miks see kõik oluline on?

(Väike sõnamäng teile, füüsikanörgid.)

Osakeste teadusel on käegakatsutav kasu peale universumi toimimise selgitamise.

Ravim kasutab nüüd osakeste teadust vähi diagnoosimiseks ja raviks. MRI-d, mida leiate suurematest haiglatest üle maailma, kasutavad ülijuhtivate magnetite tehnoloogiat.

Sisejulgeolek kasutab osakeste füüsikat, et vaadata suurte laevakastide sisse.

World Wide Web lõi CERN-i teadlane Tim Berners-Lee…, et anda osakeste füüsikutele vahend kiireks ja tõhusaks suhtlemiseks ülemaailmselt hajutatud kolleegidega ülikoolides ja laborites.

Energeetikaministeeriumi veebisait viitab muudele viisidele, kuidas selle superkokkupõrge on meie elu puudutanud:

• Toidu steriliseerimine
• Meditsiiniliste isotoopide tootmine
• Vähiravi simuleerimine
• Tuumarelvade töökindluskatsed
• Saatekonteinerite skaneerimine
• Kavandatav PET- ja MRI-kuvamise kombinatsioon
• Parem helikvaliteet arhiivisalvestistel
• Paralleelarvutus
• Ioonide implanteerimine materjalide tugevdamiseks
• Epoksiidide ja plastide kõvenemine
• Andmekaeve ja simulatsioon
• Rahvusvahelised suhted
• Tuumajäätmete transmutatsioon
• Keeruliste rajatiste kaugjuhtimine

Mida saate selle looga teha

Nii et soovite seda lugu puudutada ja teie toimetaja pilgud pöörduvad kuklasse. Mis nüüd?

Esiteks tee lugu õigesti. Ärge üle mängige selle nädala teadaannet kui äsja juhtunud uut läbimurdeavastust. Ärge mängige seda mingi teoloogilise aruteluna, sest seda nimetatakse jumalaosakeseks.

Teiseks suhtu loosse tõsiselt. Osakeste füüsika võib tunduda liiga hirmutav, et sellega tegeleda. Kuid avalikkust mõjutavad kohalikud rakendused on kõikjal teie ümber. Vaadake oma kohaliku haigla nukleaarmeditsiini osakonda ja sadama turvalisust.

Kolmandaks, kuidas on teie kohalikud ülikoolid avastamisega seotud? Kui põnevil on õpilased elades kiirendatud avastamise ajastul? Rääkige parimate loodusteaduste üliõpilastega ja küsige neilt, mida nad loodavad oma elu jooksul avastada.

Neljandaks, milline on teadushariduse olukord teie Ameerika Ühendriikide osas?

Huvitav, kas me elame ajastul, kus Ameerika leiab taas viise, kuidas investeerida suurtesse ideedesse nagu superkollider. Uurisime Space Shuttle'i programmi, teadmata, mis edasi saab. Kas poleks tore omada visiooni, tegevusplaani ja rahastamist selle jaoks, mida me järgmiseks õppida ja avastada? Küsige selle kohta Kongressi ja presidendikandidaatidelt.

Vean kihla, et teil on ka ideid. Jagage neid kommentaaride jaotises.