Brian Cox om CERN's supercollider

Det her er Large Hadron Collider. Den er 27 km i omkreds; det er det største videnskabelige eksperiment nogensinde forsøgt. Over 10.000 fysikere og ingeniører fra 85 lande rundt om i verden er samlet her over adskillige årtier for at bygge denne maskine. Det vi gør er at accellerere protoner - altså hydrogen nuclei - til 99,999999 procent af lysets hastighed. Så, ved den fart kommer de rundt i de 27 km 11.000 gange i sekundet. Og vi kolliderer dem med en anden stråle af protoner der går i den modsatte retning. Vi kolliderer dem indeni gigantiske detektorer.

De er faktiske bare digital kameraer. Og det her er den jeg arbejder på, ATLAS. Man får en fornemmelse af størrelsen - man kan se de her gennemsnitlig europæere forneden.

(latter)

Man får en fornemmelse af størrelsen: 44 meter bred. 22 meter i diameter, 7000 tons. Og vi genskaber de omstændigheder der var tilstede under en millardendel af et sekund efter universet begyndte - op til 600 millioner gange i sekundet indeni den detektor - enorme tal. Og hvis du kan se de her metalstykker - det er kæmpe magneter der bøjer elektrisk ladet partikler, så den kan måle hvor hurtigt de bevæger sig. Dette er billede fra omkring et år siden. De magneter der derinde. Og, igen, en gennemsnitlig europæer så man får en fornemmelse af skalaen. Og det er derinde at disse mini-big bangs bliver skabt henad sommeren i år.

I morges fik jeg faktisk en email hvor der stod at vi var færdige, i dag, med at bygge den sidste del af ATLAS. Så fra og med i dag er den færdig. Jeg ville gerne sige at jeg planlagde det for TED men det gjorde jeg ikke. Så den er altså færdig i dag.

(applaus)

Ja, det er en vidunderlig bedrift. Man kan så spørge: "Hvorfor? Hvorfor genskabe de omstændigheder der var tilstede under en millardendedel af et sekund efter universet begyndte?" Tjah, partikelfysikere er først og fremmest ambitiøse. Og formålet med partikelfysik er at forstå hvad alting er lavet af og hvordan det hænger sammen. Og med 'alting' mener jeg selvfølgelig dig og mig, jorden, solen, de hundrede millarder sole i vores galakse og de hundrede millarder galakser i det synlige univers. Slet og ret alting.

Så kan man sige: "Jamen, OK, så hvorfor ikke bare kigge på det? Altså, hvis du vil vide hvad jeg er lavet af så kig på mig." Vi har så fundet ud af at hvis du kigger tilbage i tiden, bliver universet varmere og varmere, tættere og tættere og mere og mere simpelt. Lige nu er der ikke nogen grund til det som jeg kender, men det lader til at være tilfældet. Dvs. langt tilbage i universets tidlige år, der mener vi at det var meget simpelt og forståeligt. Al denne kompleksitet, hele vejen til disse vidunderlige ting - den menneskelige hjerne - er et gammelt, koldt og kompliceret univers fortjeneste. Tilbage i begyndelsen i den første millardendedel af et sekund, tror vi, eller har vi observeret, at det var meget simpelt.

Det er næsten som.. forestil dig et snefnug i din hånd; når du kigger på det er det et utrolig kompliceret, smukt objekt. Men når du varmer det op smelter det og bliver til en vandpyt og du vil se at det faktisk bare er lavet af H2O, vand. Så det er lidt på samme måde at vi prøver at kigge tilbage i tiden for at forstå hvad universet er lavet af. Til og med i dag er det lavet af disse ting. Bare 12 partikler af stof limet sammen af naturens kræfter. Kvarkerne, de her pink tingester, er dem der udgør protoner og neutroner som udgør de atomare nuclei i din krop. Elektronet - den ting der svæver rundt om de atomare kerne - forresten holdt i kredsløb af den elektromagnetiske kraft der er båret af denne her, fotonet. Kvarkerne af limet sammen af andre ting kaldet gluoner.

Og de her fætre er den svage nukleare kraft, formentlig den mindst kendte. Men uden dem ville solen ikke skinne. Og når solen skinner får man rigelige mængder af disse ting som kaldes neutrinoer, der vælter ud. Faktisk, hvis du kigger på din tommelfingernejl - det er cirka en centimeter - kommer der i omegnen af 60 milliarder neutrinoer per sekund fra solen igennem hver kvadratcentimeter af din krop. Men du mærker dem ikke fordi den svage kraft er benævnt korrekt - meget kort bølgelængde og meget svag, så de flyver bare lige igennem dig.

Og disse partikler er blevet opdaget gennem det sidste århundrede mere eller mindre. Den første, elektronet, blev opdaget i 1897 og den sidste, denne her kaldet en tau neutrino omkring år 2000. Faktisk så - Jeg ville have sagt lige i nærheden i Chicago. Jeg ved godt det er et stort land Amerika, er det ikke? Bare lige herovre. Relativt til universet er det bare lige herovre.

(Latter)

Så den blev altså opdaget omkring år 2000 så det er et relativt nyt billede. En af de vidunderlige ting synes jeg faktisk er at vi overhovedet har opdaget dem når man tænker på hvor små de er. De er et trin i størrelse fra hele det synlige univers. Altså, med 100 milliarder galakser, 13,7 milliarder lysår væk - et trin i størrelse fra det til Monterey faktisk. er det samme som fra Monterey to de her ting. Fuldstændigt, udsøgte minituøse, og alligevel har vi opdaget mere eller mindre dem alle sammen.

En af mine højt agtede kolleger forgængere på Manchester Universitet, Ernest Rutherford, ham der opdagede den atomare kerne, sagde engang: "Al videnskab er enten fysik eller frimærkesamling." Nu tror jeg ikke han prøvede at fornærme resten af videnskaben, selvom han var fra New Zealand, så det er en mulighed.

(Latter)

Men det han mente var at det vi har gjort her, faktisk, er at samle på frimærker. Okay, så vi har opdaget de her partikler, men medmindre man forstår den underliggende grund for det mønster - altså, hvorfor det er bygget som det er - så har du faktisk samlet på frimærker. Man har ikke lavet videnskab. Heldigvis så har vi formentlig en af de største videnskabelige bedrifter fra det tyvende århundrede som underbygger dette mønster. Det er Newtons love, om man vil, i partiklefysik. Det er kaldet standard modellen - en smuk og simpel matematisk ligning. Man kunne klæbe den på fronten af en T-shirt som jo altid er et tegn på elegance. Her er den.

(Latter)

Jeg har været lidt uærlig, nu hvor jeg har udvidet den i hele dens blodige udstrækning. Men med denne ligning kan man faktisk udregne alting - bortset fra tyngekraft - som sker i universet. Så hvis du vil vide hvorfor himlen er blå eller hvorfor atomare kerner hænger sammen - så kan du i princippet, hvis du har en stor nok computer - hvorfor DNA er formet som det er. I princippet burde du kunne udregne ud fra denne ligning.

Men der er et problem. Kan nogen se hvad problemet er? Der er en flaske champagne til den der kan fortælle mig det. Jeg gør det nemmere ved at forstørre en af linjerne. Grundlæggende så refererer hver af disse termer til nogle af partiklerne. Så de der W'er refererer til W'erne og hvordan de hænger sammen. Med vekselvirkningen af den svage kraft, Z'erne, er det det samme. Men der er et ekstra symbol i ligningen: H Så, H. H står for Higgs partikel. Higgs partikler er ikke blevet opdaget endnu. Men de er nødvendige: de er nødvendige for at få matematikken til at passe. Så alle de udsøgt detaljerede beregninger vi kan lave med den vidunderlige ligning ville ikke være mulige uden den ekstra del. Så det er en forudsigelse: en forudsigelse af en ny partikel.

Hvad gør den? Vi har jo haft lang tid til at foreberede en god analogi. Og tilbage i 1980'erne, da vi ville have pengene til LHC fra den engelske regering, sagde Margaret Thatcher dengang, "Hvis i kan forklare mig, på et sprog en politiker forstår, hvad i alverden det er i laver, så kan i få pengene. Jeg vil gerne vide hvad denne Higgs partikel gør." Så vi fandt på denne analogi og det lod til at virke. Det Higgs gør er at give masse til de fundamentale partikler. Og billedet er at hele universet - og det betyder ikke kun rummet, men også mig og dit indre - hele universet er fyldt med noget der hedder et Higgs felt. Higgs partikler, om man vil.

Analogien er at disse mennesker i et lokale er Higgs partikler. Når så en partikel bevæger sig igennem universet, kan den interagere med disse Higgs partikler. Men forestil dig en upopulær person bevæge sig igennem rummet. Så ignorerer alle vedkommende. De kan passere rummet meget hurtigt, essentielt ved lysets hastighed. De er masseløse. Og forestil dig så en der er utrolig populær og intelligent der kommer ind i rummet, De er omgivet af folk og deres passage igennem rummet er forhindret. Det er som om de bliver tunge. De bliver massive. Og det er præcis på den måde Higgs mekanisme virker. Ideen er at elektronerne og kvarkerne i din krop og i det univers vi ser omkring os er tunge og på en måde massive, fordi de er omgivet af Higgs partikler. De interagerer med Higgs feltet.

Hvis det er sandt, så er vi nødt til at opdage Higgs partiklerne på LHC. Hvis det ikke er sandt - fordi det er en meget skjult mekanisme, selvom det er den mest simple vi har kunnet tænke på - så bliver hvad end der gør Higgs partiklernes job nødt til at dukke op ved LHC. Så det er en af hovedårsagerne til at vi bygger denne kæmpe maskine. Jeg er glad for at i genkender Margaret Thatcher. Faktisk tænkte jeg på at gøre det mere kulturelt relevant, men - (latter) i hvert fald. Så det er en ting. Det er essentielt en garanti af hvad LHC vil finde.

Der er mange andre ting. I har hørt mange af de store problemer i partikelfysik. En af dem i har hørt om: mørkt stof, mørk energi. Der er et andet problem som er at naturens kræfter - det er faktisk ret smukt - lader til, når man går tilbage i tiden, så lader den til at ændre sig i styrke. Faktisk så ændrer den sig i styrke. Så den elektromagnetiske kraft, den kraft der holder os sammen, bliver stærkere jo højere temperaturen bliver. Den stærke kraft, den stærke nukleare kraft, som holder nuclei sammen, bliver svagere. Og hvad i ser er standard modellen - man kan beregne hvordan disse ændrer sig - er kræfterne, de tre kræfter, bortset fra tyngekraften, lader næsten til at mødes i et punkt. Det er nærmest som om der var en smuk type super-kraft, tilbage i begyndelsen af tid. Men det rammer lige netop ikke.

Der er en teori kaldet supersymmetri, som fordobler antallet af partikler i standard-modellen, som, ved første øjekast, ikke lyder som en simplifikation. Men faktisk, med denne teori, har vi fundet ud af at naturens kræfter faktisk lader til at blive forenet, tilbage ved Big Bang - helt igennem smuk profeti. Modellen var ikke bygget til at gøre det, men det lader til at den gør det. I øvrigt er disse supersymmetri partikler stærke kandidater for at være mørkt stof. Så en meget medrivende teori som er meget almindelig fysik. Og hvis jeg skulle vædde på det, så ville jeg vædde - på en måde uvidenskabelig måde - at at disse ting også ville dukke op ved LHC. Mange andre ting kan LHC også finde.

Men i de sidste par minutter vil jeg gerne give jer et anderledes perspektiv af hvad jeg tror - hvad partikelfysik betyder for mig - partikelfysik og kosmologi. Og det er at jeg tror det har givet os et vidunderligt narrativ - næsten en skabelseshistorie om man vil - om universet, fra moderne videnskab i de sidste hundrede årtier. Og jeg villle sige at det fortjener, i Wade Davis tales ånd, i det mindste at komme frem sammen med de andre skabelsesberetninger fra folket i de høje Andes bjerge og i det frosne nord. Det her er en skabelsesberetning, tror jeg, som er lige så vidunderlig.

Historien er som følger: vi ved at universet begyndte for 13,7 milliarder år siden i et afsindigt varm, kompresset tilstand, meget mindre end et enkelt atom. Det begyndte at udvide sig omkring en million af en milliard af en milliard af en milliard af en millardendedel af et sekund - jeg tror det var rigtigt - efter Big Bang. Tyngekraften adskilte sig fra de andre kræfter. Så undergik universet en eksponentiel udvidelse kaldet inflation. Omkring det første milliardendedel af et sekund eller deromkring begyndte Higgs feltet at starte og kvarkerne og gluonerne og elektronerne som udgør os fik masse. Universet blev ved med at udvide sig og køle af. Efter et par minutter var der hydrogen og helium i universet. Det er alt. Universet består af omkring 75 procent brint. 25 procent helium. Det gør det stadig i dag.

Det fortsatte med at udvide sig i cirka 300 millioner år. Så begyndte lys at rejse igennem universet. Det var stort nok til at være transparent lys og det er det vi ser i den kosmiske mikrobølge baggrund som George Smoot beskriver som at kigge ind i Guds ansigt. Efter cirka 400 millioner år, begyndte de første stjerner at forme sig og den brint og helium begyndte at simre og blive til tungere stoffer. Sådan at livets elementer - carbon og ilt og jern, alle elementer som vi er udgjort af - blev brygget i de første generationer af stjerner som løb tør for brandstof, eksploderede og smed disse elementer tilbage i universet. De kollapsede igen i en anden generation af stjerner og planeter.

Og på nogle af disse planeter kunne ilten, som var blevet skabt i den første generation af stjerne, fusionere med brinten og blive til vand, flydende vand på overfladen. På mindst en og måske flere af disse planeter, begyndte primitivt liv at udvikle sig og det udviklede sig over millioner af år og blev til ting der stod oprejst og efterlod fodspor for cirka 3,5 millioner år siden i mudderhullerne i Tanzania og til sidst efterlod de et spor på en anden verden. Og byggede denne civilisation, dette vidunderlige billede som forvandlede mørket til lys og som man kan se fra rummet. Som en af mine store helte, Carl Sagan, sagde, dette er de ting - og faktisk, ikke bare disse ting, men jeg kiggede rundt - det er ting som Saturn V raketterne og Sputnik og DNA og litteratur og videnskab - det er disse ting som sker når brint atomer får 13,7 milliarder år.

Helt igennem fantastisk. Og fysikkens love. Ikke sandt? Så fysikkens love - de er smukt balanceret. Hvis den svage kraft havde været en smule anderledes, så ville carbon og ilt ikke være stabile indeni i hjertet af stjerner og der ville derfor ikke være noget af det i universet. Og det synes jeg er en forunderlig og vigtig historie. For 50 år siden kunne jeg ikke have fortalt den historie fordi vi ikke kendte den. Det får mig til at føle at at civilisation - er, som jeg sagde, hvis du tror på den videnskabelige historie, udsprunget udelukkende som et resultat af fysikkens love og et par brint atomer - så synes jeg i hvert fald at jeg føler mig enormt værdifuld.

Så det er LHC. LHC vil bestemt, når den bliver tændt til sommer, skrive det næste kapitel i den bog. Og jeg ser helt bestemt frem til med utrolig glæde at den bliver tændt. Tak.

(applaus)