Jacob Hoover
0 
3251
646
Mówią, że życie naśladuje sztukę, ale strzała idzie w obie strony. Sztuka naśladuje życie znacznie częściej. Tak stało się w ostatnim odcinku przebojowego programu telewizyjnego „Teoria wielkiego podrywu”. W odcinku „The Confirmation Polarization” - Sheldon i Amy otrzymują e-mail od Fermilab. Dwóch naukowców potwierdziło teorię Amy i Sheldona zwaną Super Asymmetry. Naukowcy badali subatomową cząstkę zwaną kaonami, a pomiary i przewidywanie (jak powinna zachowywać się w teorii) nie zgadzały się. Nazywali pomiar porażką, dopóki nie zdali sobie sprawy, że artykuł Amy i Sheldon, opublikowany zaledwie kilka miesięcy wcześniej, wyjaśnia rozbieżność. Dwóch badaczy poleciało (w ekonomii plus… więcej na ten temat później) do Caltech, aby spotkać Amy i Sheldona.
Naukowcy z Fermilabu walczą o Nagrodę Nobla, a ponieważ nie więcej niż trzy osoby mogą otrzymać nagrodę, próbują usunąć Amy z obrazu. Mówią Sheldonowi, że jeśli uda mu się skłonić prezydenta Caltech do nominowania ich trójki do nagrody Nobla, w połączeniu z nominacją od szefa Fermilab, będą mieli mocne argumenty, by otrzymać ten zaszczyt. Sheldon decyduje, że jeśli Amy nie zostanie uwzględniona w nominacji, to on też nie chce być na niej i mówi to Prezydentowi, który wyjaśnia, jak zakończy się to walką z Fermilabem; dodaje, że ma ich plecami. Odcinek kończy się nierozwiązaną sytuacją.
Więc ten odcinek zwrócił moją uwagę, ponieważ… cóż… Fermilab. Fermilab to prawdziwe miejsce. Jadę do niego każdego ranka w Batavii w stanie Illinois. To fantastyczne miejsce do pracy, jeśli fascynuje Cię świat subatomowy, którym jestem, a to oznacza, że codziennie z uśmiechem jadę do pracy. Ale pomyślałem, że ludzie mogą być zainteresowani dowiedzeniem się, co było prawdą, a czego nie było w tym odcinku. [Image: Wewnątrz najlepszych laboratoriów fizycznych na świecie]
Zacznę od stwierdzenia, że bardzo lubię „Teorię Wielkiego Wybuchu”. Pisarze starają się nie oddalać zbytnio od prawdziwej nauki w swoich odcinkach. W rzeczywistości David Saltzberg z UCLA jest moim współpracownikiem naukowym i konsultantem naukowym wystawy. Dba o to, by pisarze nie poruszyli żadnego naukowego tematu, który byłby zbyt dziwaczny i haniebny.
Niektórzy narzekają na to, jak serial przedstawia naukowców w kreskówkowy sposób, a krytyka jest prawdą. Sheldon jest na topie i większość naukowców tak naprawdę nie postępuje. (Chociaż, prawdę mówiąc, znam jedną osobę, która przypomina mi Sheldona. Odmawiam identyfikacji go na tej podstawie, że wszyscy, którzy go spotkali, zgadzają się ze mną.) Leonard jest o wiele bardziej wierny życiu, chociaż nawet jego postać jest trochę bardziej nieświadoma społecznie niż rzeczywistość. Naukowcy to w większości całkiem normalni ludzie, prowadzący normalne życie. Są po prostu inteligentni i bardzo skupieni na swojej pracy. (Lub, jak przypuszczam, mógłbym być bardziej podobny do Leonarda, niż bym chciał przyznać. Odmawiam pytania kogokolwiek, ponieważ nie chcę znać odpowiedzi.)
Więc jak bardzo ten odcinek brzmi prawdziwie? Przede wszystkim nie ma prawdziwej teorii zwanej Super Asymmetry. Istnieje jednak teoria zwana supersymetrią, która jest bardzo popularnym rozszerzeniem standardowego modelu fizyki cząstek elementarnych - naszej najlepszej obecnie teorii materii subatomowej. Chociaż nie uzyskano eksperymentalnego potwierdzenia supersymetrii - co sugeruje, że każda cząstka zidentyfikowana w modelu standardowym ma partnera supersymetrycznego - wystarczająco dobrze uważa się, że istnieje ponad 10 000 artykułów naukowych na ten temat. Więc poza licencją poetycką dotyczącą zmiany nazwiska, damy im tę. [Teoria wielkiego podrywu: jak zaczął się wszechświat]
A co z eksperymentem? Czy dwaj faceci z laboratorium takiego jak Fermilab mogliby potwierdzić teorię taką jak super asymetria przy użyciu kaonów? Cóż, z pewnością możliwe jest, że bezpośrednie pomiary kaonów mogą nie zgadzać się z przewidywaniami i że potrzebna jest nowa teoria, aby wyjaśnić tę rozbieżność. Więc damy im to. Ale współczesne grupy eksperymentalne mają na sobie znacznie więcej niż dwie osoby. Moja własna grupa badawcza (która pilnie testuje ideę supersymetrii w świecie rzeczywistym) obejmuje około 3000 naukowców z całego świata. Ta grupa eksperymentalna, zwana Compact Muon Collaboration lub CMS, wykorzystuje dane zebrane w laboratorium CERN w Europie. CERN to siostrzane laboratorium Fermilab, w którym znajduje się Wielki Zderzacz Hadronów, który przyspiesza wiązki protonów do prędkości bliskiej prędkości światła, zderzając je wewnątrz pięciopiętrowego aparatu naukowego, zwanego detektorem CMS.
Współpraca CMS składa się z naukowców z około 200 instytutów badawczych. Grupa Fermilab CMS składa się z około 100 naukowców i jeszcze więcej inżynierów, techników i informatyków. Gdyby CMS odkrył supersymetrię, zasługa nie trafiłaby tylko do dwóch badaczy z Fermilab.
A co z tą nagrodą Nobla?
Z pewnością prawdą jest, że otrzymanie Nagrody Nobla jest sekretnym celem każdego fizyka. Ale w opisie odcinka telewizyjnego było dużo nie tak. Na przykład artykuł Amy i Sheldon ukazał się zaledwie kilka miesięcy wcześniej i był tylko jeden pomiar potwierdzający to odkrycie. To absolutnie nie przypomina tego, jak to naprawdę by się stało. Na początek napisano setki artykułów przewidujących nowe zjawiska fizyczne. Porównanie prognozy z danymi zajmuje dużo czasu; a wykluczenie wszystkich innych prognoz zajmuje jeszcze więcej czasu. Ponadto, gdyby Super Asymmetry była prawdziwa, tworzyłaby prognozy, które musiałyby zostać potwierdzone innymi pomiarami. Cała ta praca zajęłaby dużo czasu. Ale przypiszmy to do „czasu telewizyjnego”, jak w programach telewizyjnych CSI, kiedy test DNA jest wykonywany w 10 minut. Więc hojnie im to dam.
Duża część fabuły skupia się na tym, kto otrzyma Nagrodę Nobla, jeśli zostanie przyznana. A to jest mieszana torba. To prawda, że Nobla może trafić najwyżej do trzech osób. Ale proces nominacji jest inny. Członkowie Szwedzkiej Akademii Nauk mogą nominować, podobnie jak poprzedni laureaci Nagrody Nobla i niektórzy wybitni profesorowie, których poproszono o rekomendacje. Jest więc możliwe, że dyrektor Fermilab jest na tej liście. Nie wiem, czy jest, ale z pewnością ma międzynarodową rangę, aby zostać zaproszonym. Jednak jest mało prawdopodobne, aby na liście znalazł się prezes Caltech. Nazwiemy to rozłamem.
Kiedy Sheldon odmówił nominacji bez Amy, istnieje historyczny precedens. W ramach nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w 1903 roku Marie i Pierre Curie wykonali rozległą pracę w nowo odkrytej dziedzinie radioaktywności. Biorąc pod uwagę epokę i status kobiet w tamtym czasie, pierwszą nominację otrzymał tylko Pierre, mimo że Marie była intelektualnym przywódcą pary. Pierre napisał do komitetu i odmówił nominacji bez współ nominacji Marie. Zwyciężył i obaj dzielili Nagrodę Nobla z Henri Becquerelem, kolejną legendą wczesnych badań nad promieniowaniem. Więc ten aspekt odcinka był bardzo prawdziwy.
Odcinek zawierał mieszankę fikcji, prawdy i prawie prawdy, ale zacząłem się zastanawiać, jakiego rodzaju badania w firmie Fermilab mogą w rzeczywistości otrzymać Nagrodę Nobla. Patrząc w przeszłość, mamy do czynienia z odkryciem kwarku górnego w 1995 roku, chociaż wydaje mi się, że jest to mało prawdopodobne. Ale patrząc w przyszłość, istnieje kilka eksperymentów, które pewnego dnia mogą się kwalifikować. Obecnie w Fermilab, eksperyment zwany g-2 (G minus 2) bada, w jaki sposób cząstki subatomowe zwane mionami poruszają się po umieszczeniu w polu magnetycznym. Miony są jak pulchne, niestabilne elektrony, a wcześniej zmierzone i przewidywane zachowanie różni się w kuszący sposób. Eksperyment g-2 ustali, czy rozbieżność oznacza odkrycie. Jeśli jest to odkrycie, może z powodzeniem doprowadzić do nagrody Nobla. Przywracając historię do odcinka „Teoria wielkiego podrywu”, proponowanym wyjaśnieniem obecnie obserwowanej rozbieżności jest supersymetria.
Następnie są przyszłe eksperymenty. DUNE zbada zachowanie neutrin i neutrin antymaterii w celu znalezienia różnic. Jeśli zachowują się inaczej, może to być wyjaśnienie, dlaczego wszechświat jest zbudowany z materii, a nie z równych części materii i antymaterii. To byłby Nobel. Następnie jest eksperyment mu2e (rozpad mionu na elektron), który szuka określonego typu rozpadu mionu. Jeśli zostanie zaobserwowany, to kolejny Nobel.
I oczywiście naukowcy z Fermilab szukają ciemnej materii i ciemnej energii, tajemniczych substancji, które przewyższają zwykłą materię w stosunku 20 do 1 i określą ewolucję i przyszłość Wszechświata. To również podatny grunt na nagrody Nobla. Możliwe, że przepowiednia epizodu dotycząca nagrody Nobla dla Fermilab spełni się w duchu, jeśli nie w prawdziwym życiu. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o przyszłym programie badawczym Fermilab i możliwych przyszłych nagrodach Nobla, nakręciłem nawet film o tym.
Przypuszczam, że powinienem opowiedzieć o jednej rzeczy w „Polaryzacji bierzmowania”to brzmiało całkowicie fałszywie. Naukowcy z Fermilabu latali ekonomią plus. Pfffftttt… totalny nonsens. Dla nas to trener przez cały czas. Jeśli podróżujący naukowiec potrzebuje kilku cennych centymetrów miejsca na nogi, musi wyrównać różnicę. Nie powinni nawet tak drażnić. To było po prostu podłe.
Nauka w telewizji rzadko jest dokładnie poprawna i to jest w porządku. Większość telewizji ma być rozrywką. Ale miło jest, gdy mogą włączyć do tego prawdziwą naukę. Może zainteresować dzieci nauką. To ma być ostatni sezon „Teorii Wielkiego Wybuchu” i będzie mi przykro, gdy to zniknie.
- 11 największych pytań bez odpowiedzi na temat ciemnej materii
- Wacky Physics: Najfajniejsze małe cząsteczki w przyrodzie
- Marzycielskie obrazy ukazują piękno fizyki
Don Lincoln jest badaczem fizyki w Fermilab. Jest autorem „Wielki Zderzacz Hadronów: Niezwykła historia bozonu Higgsa i innych rzeczy, które zdmuchną twój umysł”(Johns Hopkins University Press, 2014), a on tworzy serię artykułów naukowych filmy. Podążać za nim na Facebooku. Opinie wyrażone w tym komentarzu są jego.
Don Lincoln przyczynił się do powstania tego artykułu Głosy ekspertów: Op-Ed & Insights. Pierwotnie opublikowano w dniu .