Brian Cox tentang penumbuk super (supercollider) CERN

Ini adalah Penumbuk Hadron Raksasa (LHC). Memiliki keliling 27 kilometer, Merupakan percobaan ilmiah terbesar yang pernah dilakukan. Lebih dari 10.000 fisikawan dan insinyur dari 85 negara di seluruh dunia telah bekerja bersama-sama selama puluhan tahun untuk membangun mesin ini. Apa yang kami lakukan adalah mempercepat proton -- yaitu, inti hidrogen -- sampai 99,999999 persen kecepatan cahaya. Benar? Pada kecepatan tersebut, proton mengitari jarak 27 kilometer tadi sebanyak 11.000 kali dalam satu detik. Dan kami menumbuknya dengan pancaran proton lain yang bergerak dari arah yang berlawanan. Kami menumbuknya di dalam detektor raksasa.

Detektor ini pada intinya adalah kamera-kamera digital. Dan inilah tempat saya bekerja, ATLAS. Anda dapat memperkirakan seberapa besar ukurannya -- Anda dapat melihat seorang Eropa bertubuh normal di sebelah bawah sini.

(Tertawa)

Anda dapat rasakan betapa besar ukurannya: lebarnya 44 meter, Diameternya 22 meter, bobotnya 7000 ton. Dan kami menciptakan kembali kondisi yang terjadi kurang dari sepermiliar detik setelah alam semesta bermula -- sampai 600 juta kali dalam satu detik di dalam detektor tersebut -- angka yang besar sekali. Dan jika Anda melihat kepingan logam di sebelah sana -- itu adalah magnet besar yang membelokkan partikel-partikel bermuatan listrik, sehingga kita dapat mengukur seberapa cepat partikel itu bergerak. Ini adalah gambar dari tahun lalu. Magnet-magnet itu ada di sebelah sana. Dan, kembali, seorang Eropa bertubuh normal, sehingga Anda dapat membayangkan ukurannya. Dan di sanalah Dentuman besar mini akan dibuat, sekitar musim panas tahun ini.

dan ternyata, pagi ini, saya baru mendapat email yang menyatakan bahwa baru saja kita selesai, hari ini, membuat potongan terakhir dari ATLAS. Artinya hari ini, ATLAS sudah siap. Saya ingin mengatakan bahwa saya merencanakannya untuk TED, tetapi sebenarnya tidak. Jadi ATLAS telah selesai hari ini.

(Tepuk tangan)

Ya, ini adalah suatu pencapaian yang hebat. Kemudian, Anda mungkin bertanya, "Mengapa? Mengapa kita menciptakan kondisi yang terjadi kurang dari sepermiliar detik setelah alam semesta lahir?" Baiklah, fisikawan partikel bukan siapa-siapa jika tidak ambisius. Dan tujuan dari fisika partikel adalah untuk memahami dari apa semua hal dibuat, dan bagaimana segala sesuatu saling terikat. Dan "semua hal" maksud saya, tentu saja, saya dan Anda, bumi, matahari, ratusan miliar matahari dalam galaksi kita dan ratusan miliar galaksi dalam alam semesta yang terlihat. Benar-benar semuanya.

Sekarang mungkin Anda berkata, "Baik, tetapi bukankah cukup dengan melihat? Tahukah Anda? Jika Anda ingin tahu saya terbuat dari apa, lihatlah saya." Baiklah, kami menemukan bahwa saat Anda melihat masa lalu, alam semesta semakin panas dan lebih panas lagi, semakin padat dan lebih padat lagi, semakin sederhana dan lebih sederhana lagi. Sekarang, tidak ada alasan nyata mengapa saya menyadari hal itu, tetapi tampaknya itu masalahnya. Jadi, kembali pada awal mula alam semesta, kami percaya bahwa alam semesta itu sangat sederhana dan mudah dipahami. Segala kerumitan yang ada, semua hal yang hebat ini --- akal manusia -- adalah sifat dari alam semesta yang tua, dingin, dan rumit. Kembali pada awalnya, pada sepermiliar detik yang pertama, kami yakin, atau kami telah amati, alam semesta sangatlah sederhana.

Alam semesta seperti halnya ... bayangkan sebuah kepingan salju di tangan Anda, Anda memandangnya, dan itu tampak seperti sesuatu yang sangat rumit, benda yang cantik. Tetapi ketika Anda memanaskannya, kepingan itu meleleh menjadi sekumpulan air dan Anda kemudian dapat melihat bahwa kepingan itu hanya terbuat dari H2O, air. Dengan cara seperti itulah kita melihat masa lalu untuk memahami dari apa sebenarnya alam semesta terbuat. Dan saat ini, alam semesta terbuat dari benda-benda ini. Hanya 12 partikel materi, diikat bersama oleh empat gaya alami. Kuark, benda jingga ini, adalah sesuatu yang menyusun proton dan netron. Yang menjadi penyusun inti atom di dalam tubuh Anda Elektron -- sesuatu yang mengelilingi inti atom -- dan ditahan dalam orbitnya oleh gaya elektromagnet yang dibawa oleh benda ini, foton. Kuark-kuark diikat bersama oleh benda lain yang disebut gluon.

Dan kumpulan benda ini adalah gaya inti yang lemah, mungkin yang paling kurang dikenal. Tetapi tanpa itu matahari tidak akan bersinar. Dan ketika matahari bersinar, Anda akan mendapatkan benda yang disebut neutrino keluar dalam jumlah yang berlebih. Tentunya, jika Anda melihat ibu jari Anda -- sekitar satu meter persegi -- Ada sekitar sekitar katakanlah 60 miliar neutrino per detik dari matahari, melewati setiap satu sentimeter persegi dari tubuh Anda. Tetapi Anda tidak dapat merasakannya karena gaya yang lemah sesuai dengan namanya. Dengan rentang yang sangat pendek dan lemah, sehingga hanya berlalu melalui Anda.

Dan partikel-partikel ini telah ditemukan kebanyakan pada abad yang lalu. Yang pertama, elektron, ditemukan pada tahun 1897, dan yang terakhir, benda ini disebut tau neutrino di tahun 2000. Sebenarnya hanya -- Saya tadinya akan berkata, tampak dekat dari Chicago. Tetapi saya tahu ini negara besar, Amerika, bukan? Sepertinya dekat. Dari sudut pandang alam semesta, ini dekat.

(Tertawa)

Benda ini ditemukan di tahun 2000, sehingga merupakan gambaran yang cukup baru. Satu dari banyak hal yang hebat, sebenarnya, saya menyadari bahwa saat kami menemukannya, saat Anda menyadari betapa kecilnya hal itu. Tahukah Anda, itu adalah suatu balok ukuran dari keseluruhan alam semesta yang dapat diamati. 100 miliar galaksi, 13.7 miliar tahun cahaya jauhnya -- suatu balok ukuran dari itu ke Monterey, sebenarnya, kira-kira sama dengan dari Monterey ke benda-benda ini, Pastinya sangat kecil, namun demikian, kami telah menemukan semuanya.

Salah satu leluhur saya yang paling termasyhur di Universitas Manchester, Ernest Rutherford, penemu inti atom, pernah berkata, "Semua ilmu pengetahuan adalah fisika atau koleksi perangko." Sekarang, saya tidak berpikir dia bermaksud menghina bidang ilmu pengetahuan lainnya, sekalipun dia berasal dari Selandia Baru, jadi mungkin saja.

(Tertawa)

Tetapi maksudnya adalah apa yang telah kami kerjakan, benar-benar, adalah mengoleksi perangko -- Baik, kami menemukan partikel-partikel, tetapi hanya jika Anda memahami dasar dan alasan dari pola tersebut -- Anda tahu, mengapa pola itu terbentuk seperti itu -- Anda sebenarnya mengoleksi perangko -- bukan ilmu pengetahuan. Untungnya, kami mempunyai mungkin salah satu pencapaian ilmiah terbesar dari abad ke-20 yang mendasari pola itu. Itu adalah Hukum Newton, dari fisika partikel. Hal itu disebut "model standar" -- persamaan matematika sederhana yang indah. Anda dapat menempelkannya di bagian depan kaus, yang selalu menjadi tanda keanggunan. Inilah dia.

(Tertawa)

Saya tidak berterus terang, karena saya telah mengembangkannya dari bentuknya yang menakutkan. Persamaan ini membuat Anda dapat menghitung apapun -- kecuali untuk gravitasi -- yang terjadi dalam alam semesta ini. Andaa ingin tahu mengapa langit biru, mengapa semua inti atom melekat -- pada prinsipnya, Anda memiliki komputer yang cukup besar -- mengapa DNA memiliki bentuk seperti itu. Pada prinsipnya, Anda dapat menghitungnya dari persamaan tersebut.

Tetapi ada satu masalah. Apakah Anda dapat melihatnya? Sebotol sampanye bagi Anda yang dapat menunjukkannya pada saya. Saya akan membuatnya lebih mudah, tentunya, dengan memperbesar baris ini. Pada dasarnya, masing-masing istilah ini merujuk pada beberapa partikel. Artinya semua W merujuk pada W, dan bagaimana mereka saling melekat. Pembawa gaya yang lemah ini, huruf Z, juga sama. Tetapi terdapat sebuah simbol tambahan dalam persamaan ini: H. Benar, H. H singkatan dari partikel Higgs. Partikel Higgs belum ditemukan. Tetapi partikel itu harus ada -- harus ada agar persamaan matematika di atas dapat bekerja. Berarti semua perhitungan rinci yang indah yang kita lakukan dengan persamaan hebat itu tidak akan mungkin tanpa potongan tambahan tersebut. Jadi ini adalah sebuah prediksi -- suatu prediksi untuk sebuah partikel baru.

Apa yang dilakukan partikel ini? Baiklah, kami perlu waktu yang lama untuk sampai pada analogi yang sesuai. Dan kembali ke tahun 1980, ketika kami menginginkan uang untuk LHC dari Pemerintah Inggris, Margaret Thatcher, pada saat itu, berkata, "Jika kalian dapat menjelaskan, dalam bahasa yang dapat dipahami para politikus, tentang apa yang kalian kerjakan, kalian akan mendapat uang itu. Saya ingin tahu apa yang sebenarnya dilakukan oleh partikel Higgs." Dan kami memberikan analogi ini dan tampaknya berhasil Baiklah, yang dikerjakan Higgs adalah memberikan massa pada partikel fundamental. Dan gambarannya adalah bahwa keseluruhan alam semesta -- bukan hanya ruang angkasa, tetapi juga saya dan semua di dalam diri Anda -- seluruh alam semesta terisi penuh dengan sesuatu yang disebut medan Higgs. Partikel Higgs.

Analoginya adalah sekumpulan orang dalam ruang ini adalah partikel Higgs. Ketika sebuah partikel bergerak melalui alam semesta, Partikel tersebut dapat berinteraksi dengan partikel-partikel Higgs ini. Tetapi bayangkan orang yang tidak dikenal bergerak dalam ruangan. Semua orang mengabaikannya. Mereka dapat melalui ruangan dengan cepat, pada dasarnya dengan kecepatan cahaya. Tanpa massa. Dan bayangkan orang yang sangat penting dan terkenal dan juga cerdas berjalan ke dalam ruangan. Mereka dikelilingi orang-orang, dan jalan mereka menjadi terhalangi. Boleh dikatakan mereka menjadi berat, menjadi padat. Dan seperti itulah mekanisme kerja partikel Higgs. Gambar tersebut adalah elektron dan kuark di dalam tubuh Anda dan di dalam alam semesta yang kita lihat di sekitar kita adalah berat, sedikit banyak, dan padat, karena dikelilingi oleh partikel Higgs. Mereka berinteraksi dengan medan Higgs.

Jika gambaran itu benar, maka kami harus menemukan partikel Higgs tersebut di LHC Jika itu tidak benar -- karena mekanismenya cukup berbelit, meskipun itu adalah mekanisme paling sederhana yang dapat kami pikirkan -- maka apapun yang dilakukan partikel Higgs kita harus menemukannya di LHC. Itulah salah satu alasan utama kami membangun mesin raksasa ini. Saya senang Anda mengenal Margaret Thatcher. Sebenarnya, Saya berpikir untuk membuatnya lebih relevan secara budaya, tetapi -- (Tertawa) bagaimanapun juga. Itu adalah satu hal. Itu pada dasarnya adalah jaminan dari apa yang akan ditemukan LHC.

Masih ada hal lainnya. Anda mungkin telah mendengar banyak masalah besar dalam fisika partikel. Salah satu yang mungkin Anda dengar: materi gelap, energi gelap. Ada isu yang lain lagi, yaitu gaya-gaya di alam -- cukup cantik, tentunya -- nampaknya, ketika Anda kembali ke masa lalu kekuatan mereka tampak berubah. Tentu, kekuatan mereka berubah. Jadi gaya elektromagnetik, gaya yang mengikat kita bersama, menjadi lebih kuat ketika suhunya lebih tinggi. Gaya yang kuat, gaya inti yang kuat, yang melekatkan inti atom, melemah. Dan apa yang anda lihat di model standar -- Anda dapat menhitung bagaimana perubahan-perubahan ini -- gaya-gaya ini -- tiga gaya-gaya ini, kecuali gravitasi -- semuanya terlihat menuju satu titik. Seolah-olah seperti ada satu gaya yang indah sejenis gaya-super, pada saat permulaan waktu. Tetapi mereka sedikit meleset.

Sekarang terdapat suatu teori yang disebut supersimetri, yang menggandakan jumlah partikel dalam model standar. Sekilas tidak nampak sebagai penyederhanaan. Tetapi dengan teori ini, kami menemukan bahwa gaya-gaya alami terlihat menyatu pada saat terjadinya Dentuman Besar. Suatu ramalan yang ndah. Model supersimetri tidak dimaksudkan untuk itu, tetapi malah mampu melakukannya. Juga, partikel-partikel supersimetrik itu adalah kandidat kuat bagi materi gelap. Suatu teori yang meyakinkan. itulah arus pemikikan utama fisika sekarang. Dan andai saya akan menanamkan uang, saya akan menanamkannya untuk itu -- dalam cara yang sangat tidak ilmiah -- bahwa bahwa hal-hal ini juga akan terlihat di LHC. Banyak hal lain lagi yang dapat ditemukan di LHC.

Tetapi dalam beberapa menit terakhir, saya hanya ingin memberikan suatu pandangan yang berbeda dari apa yang saya pikir -- Apa arti fisika partikel yang sesungguhya bagi saya -- fisika partikel dan kosmologi. Dan menurut saya itu telah memberi kita suatu paparan yang hebat -- hampir seperti suatu kisah penciptaan, jika Anda berkenan -- tentang alam semesta, dari ilmu pengetahuan modern dalam beberapa dekade terakhir. Dan saya akan berkata bahwa itu pantas, dalam semangat dari kuliah Wade Davis, paling tidak disejajarkan dengan kisah-kisah penciptaan dari masyarakat di dataran tinggi Andes sampai ke kutub utara yang beku. Cerita penciptaan ini, saya pikir, sama hebatnya.

Ceritanya seperti ini: Kita tahu bahwa alam semesta dimulai sejak 13.7 miliar tahun yang lalu, dalam kondisi yang sangat panas, sangat padat, jauh lebih kecil dibandingkan satu atom tunggal. Alam semesta mulai mengembang sekitar seper sejuta miliar miliar miliar miliar detik -- Saya pikir saya menyebutnya dengan benar -- setelah Dentuman Besar. Gravitasi terpisah dari gaya-gaya yang lain. Alam semesta kemudian mengalami suatu ekspansi ekspoensial yang disebut inflasi. Sekitar sepermiliar detik pertama, medan Higgs mulai bekerja, dan kuark dan gluon dan elektron yang menyusun kita mulai memiliki massa. Alam semesta terus mengembang dan mendingin. Setelah beberapa menit kemudian, mulai terdapat hidrogen dan helium di alam semesta ini. Itu saja. Alam semesta tersusun atas 75 persen hidrogen, 25 persen helium. Sekarang pun masih sama.

Alam semesta terus mengembang sekitar 300 juta tahun. Kemudian cahaya memulai perjalanannya melalui alam semesta. Saat itu alam semesta cukup besar untuk ditembus oleh cahaya, dan itulah yang kita lihat dalam latar belakang gelombang mikro kosmos yang digambarkan oleh George Smoot seperti melihat wajah Tuhan. Setelah 400 juta tahun, bintang pertama terbentuk, dan hidrogen, helium, kemudian mulai bereaksi menjadi unsur-unsur yang lebih berat. Artinya unsur-unsur kehidupan -- karbon, oksigen, dan besi, semua unsur yang diperlukan untuk membuat kita ada -- terbentuk pada generasi pertama dari bintang-bintang ini, ketika bintang-bintang ini kehabisan bahan bakarnya, meledak, melemparkan semua unsur-unsur ini kembali ke alam semesta. Mereka kemudian membentuk kembali generasi yang lain dari bintang-bintang dan planet-planet.

Dan di beberapa planet itu, oksigen yang telah terbentuk dalam bintang generasi pertama dapat melebur dengan hidrogen membentuk air, cairan air di permukaan planet. Di atas paling kurang satu planet atau mungkin di satu-satunya planet itu, kehidupan primitif berkembang, dan bekembang selama jutaan tahun menjadi makhluk yang dapat berjalan tegak dan meninggalkan jejak kaki sekitar tiga setengah juta tahun yang lalu di pemukaan lumpur di Tanzania, dan akhirnya meninggalkan jejak kaki di dunia yang lain. Dan membangun peradaban ini, ini adalah suatu gambaran yang indah, yang mengubah kegelapan menjadi cahaya, dan Anda dapat melihat peradaban ini dari luar angkasa. Seperti yang dikatakan salah satu jagoan saya, Carl Sagan, Ini adalah sesuatu -- dan sebenarnya bukan hanya ini, tetapi saya coba lihat sekeliling -- ini adalah sesuatu, seperti roket Saturn V, dan Sputnik, dan DNA, dan sastra, dan ilmu pengetahuan -- ini adalah sesuatu yang dikerjakan atom-atom hidrogen sejak keberadaannya 13.7 miliar tahun yang lalu

Sangat menakjubkan. Dan, hukum-hukum fisika, benar? Hukum-hukum fisika yang benar -- mereka benar-benar seimbang. Jika gaya yang lemah besarnya sedikit berbeda, maka karbon dan oksigen tidak akan stabil dalam jantung bintang-bintang itu, dan tidak akan terdapat apa-apa dalam alam semesta ini. Dan saya pikir itu adalah suatu -- suatu kisah yang hebat dan penting. 50 tahun yang lalu saya tidak akan dapat berbicara tentang cerita itu, karena kita tidak tahu akan hal itu. Hal itu membuat saya merasa bahwa bahwa peradaban -- yang saya katakan, jika Anda meyakini cerita penciptaan ilmiah ini, timbul murni karena hasil dari hukum-hukum fisika, dan sedikit atom-atom hidrogen -- kemudian saya berpikir, bagi saya tentunya, itu membuat diri saya merasa sangat berharga.

Itulah LHC. LHC pastinya, ketika dinyalakan pada musim panas ini, akan menulis bab baru dalam buku itu. Dan saya menunggu kegairahan yang menggebu-gebu ketika LHC dinyalakan. Terima kasih.

(Tepuk tangan)