Как да разберем и обясним „Божията частица“

Това недатирано изображение, предоставено от CERN, показва типично събитие кандидат, включващо два високоенергийни фотона, чиято енергия (изобразена от червени кули) се измерва в електромагнитния калориметър CMS. Жълтите линии са измерените следи на други частици, произведени при сблъсъка. Бледосиният обем показва цилиндъра на кристалния калориметър на CMS. Под аплодисменти и овации учените от най-големия атомен разбивач в света заявиха, че са открили нова субатомна частица в сряда, 4 юли 2012 г., като я нарекоха „съвместима“ с дълго търсения Хигс бозон – популярно известен като „Божията частица“ – че помага да се обясни какво дава на цялата материя във Вселената размер и форма. (AP Photo/CERN) САМО РЕДАКЦИОННА УПОТРЕБА - ЗАДЪЛЖИТЕЛНО КРЕДИТ -

Журналистите обичат да използват думи като „откритие“ и „пробив“, но учените се дразнят от подобни думи. Те може да са особено неспокойни от фразата „Божията частица“, термин, създаден от физик, носител на Нобелова награда Леон Ледерман като начин да се обясни как работи субатомният свят - не кой го е създал.

Учените използват различна фраза, бозонът на Хигс и предлагайте описания като това Генералният директор на ЦЕРН Ролф Хойер даде това в сряда сутринта на пресконференция близо до Женева :

„Откриването на частица, съответстваща на бозона на Хигс, отваря пътя към по-подробни изследвания, изискващи по-големи статистически данни, които ще определят свойствата на новата частица и вероятно ще хвърли светлина върху други мистерии на нашата вселена.

Нищо чудно, че журналистите се изкушават да казват неща от рода на „Учените са открили Божията частица, ключът към разбирането на Вселената“.

Не, не още.

Божествената частица

Ледерман описа частицата като нещо, което „вярвам, че дирижира космическата симфония“.

Ледерман също така обясни как е дошъл с фразата „Божията частица“. В статия, наречена „ Приказката за две частици и най-добрата тениска ,' той обясни:

Този бозон е толкова централен за състоянието на физиката днес, толкова решаващ за нашето окончателно разбиране на структурата на материята, но толкова неуловим, че му дадох прякор: Божествената частица. Защо Божията частица? Две причини. Първо, издателят не ни позволи да се обадим
това е проклетата частица, макар че това може да е по-подходящо заглавие, като се има предвид неговата злодейска природа и разходите, които причинява. И второ, има някаква връзка с друга книга, много по-стара...

Той имаше предвид библейската книга, Битие 11:1-9, пасаж, който той казва, че предизвиква време, когато хората споделят един език и материята е била симетрична. После стана сложно.

Ледерман беше един от легионите учени, които са търсили тази частица, която може да обясни как атомите получават своята маса. В известен смисъл това е усилие да разберем най-малкото нещо, субатомните частици, за да можем да разберем най-голямото нещо, Вселената.

Ледерман написа своя собствена версия на новомодния Битие 11, в който си представи този ден, ден, в който учените може да успеят да обявят, че са на прага да разкрият мистерия:

„И цялата вселена беше от много езици и от много речи. И когато пътуваха от изток, намериха равнина в земята Ваксахачи и се заселиха там. И те си казаха един на друг: Отидете, нека построим гигантски колайдер, чиито сблъсъци могат да стигнат до началото на времето. И те имаха свръхпроводящи магнити за огъване, а протоните ги имаха за разбиване.

И Господ слезе да види ускорителя, който построиха човешките деца. И ГОСПОД каза: Ето, народът не смеша срама Ми. И Господ въздъхна и каза. Отидете, нека слезем и там им дайте Божествената частица, за да могат да видят колко красива е вселената, която създадох.'

— Съвсем нов завет, 11:1

Журналистиката разбива мини

Когато започнете да използвате думи като Божията частица, започвате да смесвате теология (система от вярвания) и наука, система от доказуеми факти, които могат да бъдат възпроизведени.

Когато използвате думи като „откритие“, вие намеквате, че сега знаем нещо, което никога преди не сме знаели. Някои казват, че намирането на частицата на Хигс е като намирането на отпечатък на динозавър; сте намерили остатък или следа, а не самото НЕЩО.

Но нека бъдем наясно, дори учените, участващи в тази работа, вярват, че са много близо да знаят нещо голямо и важно.

Това недатирано изображение, предоставено от CERN, показва типично събитие кандидат, включващо два високоенергийни фотона, чиято енергия (изобразена от червени кули) се измерва в електромагнитния калориметър CMS. Жълтите линии са измерените следи на други частици, произведени при сблъсъка. Бледосиният обем показва цилиндъра на кристалния калориметър на CMS. (AP Photo/CERN)

„Откритие“ обаче е подвеждаща дума. Това съобщение е по-скоро като продължително десетилетия изтичане на разбиране, което набра скорост през последните месеци.

Преди няколко дни , американски учени казаха, че са близо до това да могат да кажат, че са открили частицата Бог. Близо, но не съвсем.

Още през март , американски учени съобщават почти същото нещо, че след изучаване на данни в продължение на повече от 40 години, те са били доста близо до това да могат да кажат, че са изолирали частицата Бог.

Шест месеца по-рано, през декември 2011 г., две европейски групи откриха приблизително едно и също нещо.

Но тази седмица докладите приветстват нещо, което изглеждаше като нещо съвсем ново – „откритие“.

В един доклад се казваше, „Днес учените приветстваха „важното“ откритие…“

Ню Йорк Таймс казаха учените, „откри нова субатомна частица, която изглежда за целия свят като Хигс бозон , потенциален ключ към разбирането защо елементарните частици имат маса и наистина за съществуването на разнообразие и живот във Вселената.

Какво са търсили и какво са открили учените?

Да започнем с малко. Субатомни частици като електрони, протони и неутрони съставляват атомите. Атомите изграждат молекули. Молекулите се слепват, за да образуват вещества като вода, дърво, химикали и каучук.

След това има тези неща, които физиците наричат ​​бозони. Бозоните са частици като фотоните, но те не реагират по същия начин като другите частици. Изглежда, че помагат на други частици да се разбират. Фотоните не притежават маса, а само енергия. Други частици, например протоните, имат маса.

Но откъде са дошли тези най-малки частици, бозоните? Учен на име Питър Хигс (оттук и бозонът на Хигс) предположи, че може би има ключова частица, с която взаимодействат другите. Ако учените успеят да разберат тази частица, те биха могли да разберат какво дава на електроните, протоните и неутроните тяхната маса, тяхното вещество.

Ник Томпсън от CNN предложи тази аналогия:

„Представете си вселената като купон. Относително непознати гости на партито могат да преминат бързо през стаята незабелязано; по-популярните гости ще привлекат групи от хора (бозоните на Хигс), които след това ще забавят движението си през стаята.

„Скоростта на частиците, движещи се през полето на Хигс, работи почти по същия начин. Някои частици ще привличат по-големи клъстери от бозони на Хигс - и колкото повече бозони на Хигс привлича една частица, толкова по-голяма ще бъде нейната маса.

Когато учените направиха голямото си изявление тази седмица, те бяха много внимателни да НЕ го нарекат пробив или откритие. Те не твърдят, че са открили бозона на Хигс, въпреки че очевидно всички се надяват на това.

Историята на Wall Street Journal показва колко внимателно е направено съобщението:

„Джо Инкандела, говорител на един от експериментите, каза на учени от Европейския център за ядрени изследвания или CERN, че новата частица определено е бозон и най-тежкият бозон, откриван някога. “

„Последствията са много значими и именно поради тази причина трябва да бъдем изключително усърдни във всичките си проучвания и кръстосани проверки.“

Работата, довела до днешното съобщение, е продукт на учените от Голям адронен колайдер , разположен на границата на Швейцария и Франция. Ускорителят е подземен тръбопровод, своеобразна състезателна писта, в която учените взривяват два лъча от субатомни частици, наречени „адрони“ – или протони, или оловни йони – един срещу друг в опит да ги накарат да се сблъскат.

Идеята винаги е била, че като разбият атомите заедно, те биха могли да възпроизведат т. нар. „Голям взрив“, който може да се е случил, когато е започнала Вселената.

Американците участват в този бизнес с колайдер от десетилетия. Но миналата година Министерството на енергетиката затвори Фермилаб Теватрон колайдер близо до Батавия, Илинойс поради проблеми с бюджета.

И така, защо всичко това има значение?

(Малко игра на думи за вас, маниаци по физика.)

Науката за частиците има осезаеми ползи, извън обяснението как работи Вселената.

Лекарство сега използва науката за частици за диагностициране и лечение на рак. Ядрено-магнитен резонанс, който можете да намерите в големите болници по света, използват технология на свръхпроводящ магнит.

Държавна сигурност използва физика на елементарните частици, за да погледне вътре в големи щайги за транспортиране.

Световната мрежа е създаден от „Учен от ЦЕРН Тим Бърнърс-Лий... за да даде на физиците на елементарните частици инструмент за бърза и ефективна комуникация с глобално разпръснати колеги в университети и лаборатории“.

Уебсайт на Министерството на енергетиката посочва други начини, по които неговият суперколайдер е докоснал живота ни:

• Стерилизация на храната
• Производство на медицински изотопи
• Симулация на лечение на рак
• Тестване на надеждност на ядрени оръжия
• Сканиране на транспортни контейнери
• Предложена комбинация от PET и MRI изображения
• Подобрено качество на звука в архивните записи
• Паралелно изчисление
• Йонна имплантация за укрепващи материали
• Втвърдяване на епоксиди и пластмаси
• Извличане на данни и симулация
• Международните отношения
• Трансмутация на ядрени отпадъци
• Дистанционна работа на комплексни съоръжения

Какво можете да направите с тази история

Така че искате да се докоснете до тази история и очите на вашия редактор се въртят към задната част на главата му. Сега какво?

Първо, разберете правилно историята. Не пренебрегвайте съобщението за тази седмица като ново пробивно откритие, което току-що се случи. Не го играйте като някаква богословска дискусия, защото се нарича Божията частица.

Второ, се отнасяйте сериозно към историята. Физиката на елементарните частици може да ви звучи твърде плашещо, за да се справите. Но локалните приложения, които засягат обществеността, са навсякъде около вас. Погледнете в отделението по нуклеарна медицина на местната болница и в охраната на пристанището.

Трето, как вашите местни университети участват в откритията? Колко развълнувани са учениците да живеят в ерата на ускорени открития? Говорете с най-добрите студенти по природни науки и ги попитайте какво се надяват да открият през живота си.

Четвърто, какво е състоянието на научното образование във вашата част от Съединените щати?

Чудя се дали живеем в епоха, в която Америка отново ще намери начини да инвестира в големи идеи като супер колайдер. Заключихме програмата за космически совалки без представа какво следва. Не би ли било хубаво да имаме някаква визия, план за действие и финансиране за това, което искаме да научим и открием по-нататък? Попитайте кандидатите в Конгреса и президентите за това.

Обзалагам се, че и вие имате идеи. Споделете ги в секцията за коментари.