Brian Cox: CERNdə super vuruşdurucusu üzərinə

Bu Böyük Hadron Vuruşdurucusu (BHÇ). 27 kilometr diametrində. Ən böyük elmi təcrübə cəhdi. 10,000 'i aşan fizikaçı və mühəndis, dünyanın 85 ölkəsindən illərcə bu maşını inşa etmək üçün bir yerə gəldilər. Etdiyimiz şey protonları - yəni, hidrogen nüvələrinin - işıq sürətinin% 99.999999 'u qədər sürətləndirmək. Bu sürətdə, 27 kilometri saniyədə 11,000 dəfə turluyorlar. Və onları, tərs istiqamətdə gedən başqa bir proton dəstəsi ilə çarpıştırıyoruz. Nəhəng detektorlar içərisində çarpıştırıyoruz.

Əslində onlar bir dijital kamera. Və bu da mənim çalışdığım ATLAS. Ölçüsünü bir az anlamaq üçün altdakı AB standartlarındakı insanlara baxa bilərsiniz.

(Qəhqəhə)

Ölçülərini bir az anlamısınız: 44 metr enində 22 metr diametrində, 7 min ton. Və bu dedektörün içində, kainatın başlanğıcından saniyənin milyardda birindən daha az qədər sonrakı şərtləri saniyədə 600 milyon dəfə qədər təkrar yaratıyoruz - nəhəng ədədlər. Və oradakı metal parçalarını görürsünüzsə - bunlar, sürətlərini ölçək deyə elektrik yüklü parçacıqları əyən nəhəng maqnitlər. Bu şəkil təxminən bir il əvvəl çəkildi. Maqnit işdə orada. Və, təkrar, AB standartlarına gerçək bir insan, miqyası bir az anlamanız üçün. Və bu yaz bir gün, bu kiçik Big-Bangdan işdə orada yaradılacaq.

Və əslində, bu səhər aldığım bir e-poçt ATLAS'ın son parçasının inşaasını bu gün bitirdiyimizdə söyləyirdi. Yəni bu gün etibarı ilə bitdi. Bunu TED üçün planladığımız söyləmək istəyərdim, lakin elə deyil. Nəticədə bu gün etibarı ilə tamamlandı.

(Alqışlar)

Bəli, möcüzə bir müvəffəqiyyət. Təbii ki, "Niyə?" deyə soruşur ola bilərsiniz. "Niyə kainatın başlanğıcından saniyənin milyardda birindən daha qısa bir müddət sonrakı şərtlər Yaradılsın? " Yaxşı, parçacıq fizikaçılar ehtiraslı olmazsalar heç bir şey deyildirlər. Və parçacıq fizikasının məqsədi hər şeyin səbəb meydana gəldiyini və necə bir yerdə dayandığını anlamaqdır. Və "hər şey" dən qəsdim, təbii ki, mən, sən, dünya, günəş, və galaksimizdeki üz milyardlarla ulduz, və görünür kainatdakı üz milyardlarla qalaktika. Qətiliklə hər şey.

İndi deyə bilərsiniz ki, "Yaxşı, o zaman niyə yalnız onlara baxmırıq? Elə ya, əgər mənim səbəb yapıldığımı bilmək istəyirsənsə, mənə bax. " Belə ki, zamanda geriyə baxdığımızda kainatın istiləndikcə istiləndiyini, sıxlaşdıqca sıxlaşdığını və basitleştikçe basitleştiğini gördük. İndi, bunun fərqində olduğum gerçək bir səbəbi yox, amma məsələ belə görünür. Yəni, kainatın o ən Geridəki ilk zamanlarında çox sadə və aydın ola olduğuna inanırıq. Bütün bu qarışıqlıq, bu möcüzə şeylərə gedən yol - insan beyni kimi - soyuq və kompleks bir kainatın xüsusiyyəti. Başlanğıcda, ilk saniyənin milyardda birində kainatın çox sadə olduğuna inanırıq və ya elə müşahidə etdilər.

Az qala bunun kimi ... Əlinizdə bir qar dənəciyi xəyal edin, və ona baxın; inanılmaz dərəcədə kompleks və gözəl bir obyekt. Amma eşitdiyiniz zaman əriyib su olacaq, və siz onun yalnız H2O, yəni sudan edilmiş oluduğunu görə biləcəksiniz. Eyni şəkildə, biz də kainatın səbəb edildiyini anlamaq üçün, zamanda geriyə baxırıq. Və bu gün etibarilə, kainat bunlardan edilmişdir. Yalnız maddənin 12 dənəciyi, təbiətin dörd qüvvətiylə birlikdə yapışıq dayanır. Quarklar, bu çəhrayı şeylər, bedeninizdeki atom nüvəsi təşkil proton və neytronları meydana gətirən şeylər. Elektron - bu atom nüvənin ətrafında dolanan şey - bu fotonun daşıdığı elektromaqnetik qüvvət ilə orbitdə dayanır. Quarklar gluon deyilən bu şeylərlə birlikdə yapışıq dayanır.

Və bunlar isə, zəif nüvə qüvvəsi, hərhalda ən xarici olanlar. Amma onlar olmadan günəş ışıyamazdı. Və günəş ışıdığında nötrino deyilən bu şeylərdən bol miqdarda əlinizə tökülür. Əslində, yalnız baş dırnağınıza baxsanız - bir santimetr kvadrat qədər - günəşdən bədəninizin hər santrimetre kvadratına saniyədə 60 milyard nötrino keçməsi kimi bir şey söz mövzusu. Amma onları hiss etmirsiniz, çünki zəif qüvvət doğru adlandırılmış. Çox qısa bir dekabrda və çox zəif, beləcə sizdən keçib gedirlər.

Və bu parçacıqlar az qala keçdiyimiz əsrdə kəşf edildi. Birinci yol, elektron 1897-ci ildə kəşf edildi. və sonuncusu, bu "Tau neutrino" deyilən şey isə 2000-ci ildə. Əslində - şey deyəcəkdim, Şikagoda yolun başında. Bilirəm, bu böyük bir ölkə. Amerika, deyilmi? Hələ yolun başında. Kainata müqayisə et, hələ yolun başında.

(Qəhqəhə)

Bu şey 2000-ci ildə kəşf edildi. Yəni nisbətən yeni bir cədvəl. Möcüzə tapdığım şeylərdən biri də kəşf etdiyimiz şeyin nə qədər kiçik olduğunu fərq etmək. Yəni, bunlar bütün görünər kainata görə bir addım büyüklüğündeler. Yəni 100 milyard qalaktika 13.7 milyard işıq ili uzaklığında ikən - oradan Monterey'e olan addım böyüklüyü, əslində, Monterey'den bu şeylərə qədərki addım böyüklüyü ilə eyni. Qətiliklə, böyük bir detal, və yenə də az qala bütün komandası kəşf etdik.

Ən məşhur böyüklərimiz biri, Manchester Universitetindəki, Ernest Rutherford, atom nüvənin kaşifi, bir dəfə "Bütün elm ya fizika ya da pul kolleksiyası etməkdir ", demişdi. İndi, hər nə qədər elmi alçaltmaq istədiyini sanmasam da, Yeni Zellandiyalı olduğu üçün bu mümkün ola bilər.

(Qəhqəhə)

Amma demək istədiyi şey, etdiyimiz işin həqiqətən də pul koleksiyonculuğu olduğu. Tamam, parçacıqları kəşf etdik, lakin altındakı motivi səbəbini anlamadığınız müddətcə - Yəni, niyə bu şəkildə edildi - həqiqətən də etdiyiniz şey pul kolleksiyası, elm deyil. Nəysə ki, sahib olduğumuz bəlkə də 20. əsrin ən böyük elmi müvəffəqiyyətlərindən biri, bu motivi dəstəkləyir. İstəsəniz parçacıq fizikasının Nyuton qanunları deyə bilərsiniz. Buna "standart model" deyilir - gözəl və sadə bir riyaziyyat tənliyi. Bunu bir köynəyi önünə yapıştırabilirsiniz ki, həmişə zərifliyi simvolu olar. Bu qədər.

(Qəhqəhə)

Bir az ikiüzlülük edib, onu bütün ürperticiliğiyle açıqca göstərirəm. Bu tənlik, kainatda baş verən hər şeyi - Cazibə xaric - hesablamanızı təmin edir. Deyək "səma səbəb mavi, atom nüvəsi necə bir yerdə dayanar", bilmək istəyirsiniz, - Prinsipdə, kifayət qədər böyük bir kompüteriniz varsa - DNT-nin şəkli səbəb elə. Prinsipdə, bu tənlikdən hesaplayabilmelisiniz.

Amma bir problem var. Nə olduğunu görə bilən varmı? Söyləyənə məndən bir şüşə şampan. Sətirlərdən birini böyüdərək kolaylaştırayım. Əslində, bu terminlərin hər biri parçacıqların bəzilərini ifadə edir. Yəni buradakı "W" lar "W" ları və onların necə bir yerdə dayandığını ifadə edir. Zəif qüvvətin bu daşıyıcıları da eyni, "Z" lər. Amma bu tənliyə artıqdan bir simvol var: H Doğrudur, H. H, Higgs parçacığını təmsil edir. Higgs parçacıqları daha kəşf. Amma lazımlıdır - bu riyaziyyatın işləməsi üçün lazımlıdır. Yəni bu möcüzə tənliklə edə bütün incə detallı hesablar, artıqdan bir parça olmadan mümkün olmur. Yəni bu bir təxmin --- yeni bir hissəciyin təxmini.

Nə edir? Yaxşı, Yaxşı bənzətmələr tapmaq üçün çox zaman sərf etmişəm. Və 1980-ci illərdə, İngilis hökumətindən BHÇ üçün pulu istədiyimiz zaman, Margaret Thatcher, o zaman belə demişdi: "Bu etdiyiniz şey hər nədirsə, əgər onu bir siyasətçinin anlaya biləcəyi bir dillə anlatabilirseniz, pulu ala bilərsiniz. Bu Higgs parçacığı nə edər bilmək istəyirəm. " Və biz də belə bir bənzətmə ilə gəldilər və işə yaradı yəqin. Yəni, Higgs'in etdiyi şey, təməl hissəciklərə kütlə vermək. Və cədvəl bütün kainatın - və bu yalnız boşluq deyil, mən və sən də daxil demək - bütün kainatın Higgs sahəsi deyilən bir şeylə dolu olması demək. Higgs parçacıqları, istəsəniz.

Bənzətmə, bir otaqdakı insanların Higgs parçacıqları olması şəklində. Yəni, bir parçacıq kainatda gəzərkən, bu Higgs parçacıqları ilə etkileşebilir. Lakin çox məşhur olmayan birinin otaqdan keçdiyini düşünün. Kimsə onları fərq etməz, tez keçə bilərlər, yəni işıq sürətində. Kütlesizler. Və inanılmaz dərəcədə əhəmiyyətli və məşhur və ağıllı birinin otağa girdiyini düşünün. İnsanlar tərəfindən sarmalanırlar, və otaqdan keçişləri maneə törədilər. Az qala ağırlaşırlar, irileşirler. İşdə Higgs qurğusu tam da belə işləyir. Bədənimizdə və ətrafımızda gördüyümüz kainatdakı elektron və kvarklar ağır və bir mənada iriləri, çünki Higgs parçacıqları tərəfindən sarılırlar. Higgs sahəsi ilə etkileşiyorlar.

Əgər bu cədvəl doğrudursa, bu Higgs parçacıqlarını BHÇ'de keşfetmemiz lazımlı. Əgər doğru deyilsə - çünki ən sadə şəklində düşünməmizə baxmayaraq olduqca qarışıq bir qurğu - o zaman Higgs parçacıqlarının vəzifəsini edən şey hər nədirsə BHÇ'de ortaya çıxmalı. Bu, bu nəhəng maşını inşa qeyri-əsas səbəblərindən biri. Margaret Thatcherin tanışınıza sevindim. Əslində daha mədəni əlaqəli etməyi düşündüm, amma - (Qəhqəhə) nəysə. Yəni, bu bir şey. BHÇ'nin tapacağı şeyin zəmanəti.

Daha başqa bir çox şey var. Parçacıq fiziğindeki böyük problemlərdən çoxunu eşitmisiniz. Duyduklarınızdan biri: qaranlıq maddə, qaranlıq enerji. Başqa bir məsələ isə bu; təbiətdəki qüvvələrin gücləri - bu əslində çox gözəl - zamanda geriyə getdiyinizdə, değişiyormuş kimi görünür. Çox yaxşı, gücləri dəyişir. Yəni, bizi bir yerdə tutan elektromaqnetik qüvvət yüksək sıcaklıklara çıxdıqca qüvvətlənir. Güclü qüvvət, nüvəsi bir yerdə tutan güclü qüvvət, zəifləyir. Və gördüyünüz şey standart model - bunların necə dəyişdiyini hesablaya - qüvvələr - cazibə xaric üç qüvvət - bir nöqtədə bir yerə gəlir kimi görünür. Az qala zamanın başlanğıcında bir cür bir super qüvvət varmış kimi. Amma kaçırıyorlar.

İndi, super simmetriya deyilən bir nəzəriyyə var, standart modeldəki parçacıqları ikiyə qatlayır. Bu, ilk baxışda, bir sadələşdirmə kimi görünmür. Amma əslində, bu nəzəriyyə ilə Big Bangdan təbiətin qüvvələrinin birləşdiyində tapırıq. Qətiliklə nəfs bir kəhanət bu. Model bunu reallaşdırmaq üçün edilmədi, lakin reallaşdırır görünür. Üstəlik, bu super simmetriya parçacıqları qaranlıq maddə olmaq üçün çox güclü namizədlər. Yəni, çox maraqlı bir nəzəriyyə, bu həqiqətən ana fizika. Və əgər bu işə pul qoyacaq olsaydım, - Qeyri-elmi bir şəkildə - bu şeylərin BHÇ'de ortaya çıxa biləcəyinə pul yatırardım. BHÇ başqa bir çox şeyi kəşf edə bilir.

Amma son bir neçə dəqiqədə, sizə fərqli bir görüş təqdim etmək istəyirəm. Parçacıq fizikasının mənə nə məna etdiyi, parçacıq fizikası və kosmologiya haqqında düşüncələrim üzərinə. Və onun bizə son illərdə müasir elmdən kainat haqqında möcüzə bir hekayə təqdim etdiyini düşünürəm - Demək olar ki, bir yaradılış hekayəsi. Və Wade Davisin konuşmasındaki ruhla yüksək And dağları və donuq şimaldakı insanların o möcüzə yaradılış hekayələriylə bir tutulmağı haqq edir. Bu bir yaradılış hekayəsi, və məncə eyni gözəllikdə.

Hekayə belə: bilirik ki kainat 13.7 milyard il əvvəl son dərəcə isti və sıx bir halda, bir atomdan çox daha kiçik olaraq başladı. Və Big-Bangdan saniyənin milyon milyard milyard milyard milyardda biri - sanaram doğru söylədim - qədər sonra cazibə digər qüvvətlərdən ayrıldı. Sonra kainat şişmə deyilən üstel bir genişlənməyə keçdi. İlk saniyənin ilk milyardda birində, Higgs sahəsi dövrəyə girdi və bizi meydana gətirən kvarklar, gluonlar və elektronlar kütlə qazandı. Kainat gənişləməyə və soyumağa davam etdi. Bir neçə dəqiqə sonra, kainatda hidrogen və helium meydana gəldi. İşdə hamısı bu. Kainat% 75 hidrogen, % 25 heliumdan ibarət idi. Hələ də də elə.

300 milyon il boyunca genişləməyə davam etdi. Sonra işıq kainatda gəzməyə başladı. İşığa şəffaf olacaq qədər böyük idi, və kosmik mikrodalğa arkaplan ışımasında gördüyümüz şey bu; Corc Smoot'un tarifiyle Allahın üzünə baxmaq. 400 milyon il sonra, ilk ulduzlar meydana gəldi, və hidrogen və helium daha ağır elementlərə çevrilməyə başladı. Və həyatın işçiləri - karbon, oksigen və dəmir, bizi meydana gətirən bütün elementlər - ilk nəsil ulduzlarından meydana, və yanacağı bitib partlayan ulduzlar, bu elementləri kainata atdılar. Sonra təkrar birləşib bir başqa nəsil ulduz və planetləri meydana gətirdilər.

Və bu planetlərdən bəzilərində, ilk nəsil ulduzlarda yaradılan oksigen, hidrogen ilə birləşib səthdə su oluşturabildi. Bu planetlərdən ən az birində, bəlkə də yalnız birində primitiv həyat inkişaf etdi, və milyonlarla il təkamülləşərək ayaqda gedən və təxminən üç milyon yarım il əvvəl Tanzaniyanın palçıqlı çöllərində ayaq izi buraxan şeyləri yaradan, və sonunda başqa bir dünyada da ayaq izi buraxdı. Və bu mədəniyyəti yaratdı, qaranlığı işığa çevirən bu möcüzə cədvəli, və bu mədəniyyəti kosmosdan görə bilərsiniz. Ən böyük kahramanlarımdan, Carl Sagan bunlar - əslində, yalnız bunlar deyil, amma ətrafa baxırdım - bunlar, Saturn V raketləri, və Sputnik və DNT, və ədəbiyyat və elm - 13.7 milyard il verilincə, hidrogen atomlarının etdiyi şeylər.

Qətiliklə kaydadeğer. Və, fizika qanunları. Deyilmi? Yəni, doğru fizika qanunları - möcüzə bir tarazlıqda. Əgər zəif qüvvət bir az daha fərqli olsaydı, ulduzların içində karbon və oksigen birləşməzdi və kainatda bunların heç biri olmazdı. Və məncə bu - möcüzə və əhəmiyyətli bir hekayə. 50 il əvvəl bu hekayəni anlatamazdım, çünki bilmirdik. Mənə elə gəlir ki, o mədəniyyət - əgər elmi yaradılış əhvalatına inanırsınızsa, deməliyəm yalnız fizika qanunlarının və bir miqdar hidrogen atomunun nəticəsi olaraq ortaya çıxdı - sonra hesab edirəm ki, məncə, bu məni inanılmaz əhəmiyyətli edir.

İşdə BHÇ bu. BHÇ, bu yaz açılınca, şübhəsiz bu kitabın sonrakı hissəsini yazacaq. Və qətiliklə böyük bir həyəcanla açılmasını gözləyirəm. Təşəkkürlər.

(Alqışlar)