ABOUT THE SPEAKER
James Beacham - Experimental particle physicist
James Beacham is an experimental high-energy particle physicist working with the ATLAS collaboration at CERN's Large Hadron Collider.

Why you should listen

As part of the ATLAS collaboration at CERN's Large Hadron Collider, one of the teams that discovered the Higgs boson in 2012, James Beacham is on the hunt for evidence of new particles -- dark photons, gravitons, dark matter and exotic Higgs bosons among them.

Previously, Beacham was part of a small team of researchers who, in 2009, searched for the Higgs boson in an unlikely place: data taken by the ALEPH experiment at CERN's Large Electron-Positron collider, nine years after it had stopped running. He has also worked with the APEX collaboration, a groundbreaking search for dark photons using existing particle physics facilities designed for very different purposes.

Beacham completed his PhD at New York University in 2014 and is currently a post-doctoral researcher with the ATLAS experiment group of the Ohio State University. He has been a guest on NPR's "Science Friday," participated in documentaries on the BBC and the Discovery Channel and talked particle physics with the New York Times and WIRED.

In addition to his ongoing research, Beacham is dedicated to making particle physics accessible to all. He has communicated science to the public with Symmetry Magazine, US/LHC, the Science Museum in London, the Institute of Physics, the World Science Fair and on the Web.

In 2015, Beacham organized Ex/Noise/CERN, a project colliding particle physics with experimental music to celebrate the LHC’s switch on to 13 trillion electron volts.

More profile about the speaker
James Beacham | Speaker | TED.com
TEDxBerlin

James Beacham: How we explore unanswered questions in physics

Джеймс Бичем: Исследование неразрешённых вопросов в физике

Filmed:
1,572,345 views

Джеймс Бичем ищет ответы на самые важные открытые вопросы физики с помощью крупнейшего из когда-либо проводимых экспериментов — Большого адронного коллайдера ЦЕРН. В этом весёлом и доходчивом выступлении о том, как делается наука, Бичем отправляется с нами в путешествие через дополнительные измерения в поисках неоткрытых фундаментальных частиц (и объяснения тайн гравитации) и подробно описывает продолжение исследований.
- Experimental particle physicist
James Beacham is an experimental high-energy particle physicist working with the ATLAS collaboration at CERN's Large Hadron Collider. Full bio

Double-click the English transcript below to play the video.

00:13
There is something about physicsфизика
0
1087
4185
Кое-что в физике
00:17
that has been really botheringутруждая me
sinceпоскольку I was a little kidдитя.
1
5296
4000
не давало мне покоя с самого детства.
00:23
And it's relatedСвязанный to a questionвопрос
2
11010
1809
Речь идёт о вопросе,
00:24
that scientistsученые have been askingпросить
for almostпочти 100 yearsлет,
3
12843
3244
которым учёные задаются почти 100 лет
00:28
with no answerответ.
4
16111
1169
и не получают ответа.
00:31
How do the smallestнаименьшее things in natureприрода,
5
19108
3010
Как мельчайшие природные объекты,
00:34
the particlesчастицы of the quantumквант worldМир,
6
22142
2153
частицы квантового мира,
00:36
matchсовпадение up with the largestкрупнейший
things in natureприрода --
7
24319
3031
соотносятся с крупнейшими
объектами в природе —
00:39
planetsпланеты and starsзвезды and galaxiesгалактики
heldРучной togetherвместе by gravityсила тяжести?
8
27374
3247
планетами, звёздами и галактиками,
которые удерживает гравитация?
00:43
As a kidдитя, I would puzzleголоволомка
over questionsвопросов just like this.
9
31250
2773
В детстве я ломал голову
над подобными вопросами,
00:46
I would fiddleиграть на скрипке around
with microscopesмикроскопов and electromagnetsэлектромагниты,
10
34047
2892
возился с микроскопами и электромагнитами,
00:48
and I would readчитать
about the forcesсил of the smallмаленький
11
36963
2195
читал о слабых взаимодействиях
00:51
and about quantumквант mechanicsмеханика
12
39182
1334
и квантовой механике.
00:52
and I would marvelдиво at how well
that descriptionописание matchedсоответствие up
13
40540
3564
Я изумлялся, как прекрасно
это описание соответствовало
00:56
to our observationнаблюдение.
14
44128
1170
нашим наблюдениям.
Я смотрел на звёзды и читал о том,
00:58
Then I would look at the starsзвезды,
15
46220
1583
00:59
and I would readчитать about how well
we understandПонимаю gravityсила тяжести,
16
47827
2524
насколько хорошо мы понимаем гравитацию;
уверенно полагал,
что должен быть изящный способ
01:02
and I would think surelyконечно,
there mustдолжен be some elegantэлегантный way
17
50375
3350
01:05
that these two systemsсистемы matchсовпадение up.
18
53749
2645
объединить эти две системы.
01:09
But there's not.
19
57021
1401
Однако это не так.
01:11
And the booksкниги would say,
20
59673
1160
В книгах говорилось,
01:12
yeah, we understandПонимаю a lot
about these two realmsцарств separatelyв отдельности,
21
60857
3183
что мы многое понимаем в каждой
из этих систем по отдельности,
01:16
but when we try to linkссылка
them mathematicallyматематически,
22
64064
2610
но при попытке связать их математически
01:18
everything breaksбрейки.
23
66698
1330
всё рушится.
01:20
And for 100 yearsлет,
24
68674
1310
В течение 100 лет
01:22
noneникто of our ideasидеи as to how to solveрешать
this basicallyв основном physicsфизика disasterкатастрофа,
25
70008
5028
ни одна из наших идей решения
этой главной физической катастрофы
01:27
has ever been supportedподдержанный by evidenceдоказательства.
26
75060
1814
не была подкреплена доказательствами.
01:30
And to little oldстарый me --
27
78271
1654
Для меня прежнего —
маленького любопытного скептика Джеймса —
01:31
little, curiousлюбопытный, skepticalскептический JamesДжеймс --
28
79949
1810
этот ответ был в высшей степени
неудовлетворительным.
01:33
this was a supremelyв высшей степени unsatisfyingнеудовлетворяющий answerответ.
29
81783
2868
01:38
So, I'm still a skepticalскептический little kidдитя.
30
86011
2233
Так что я всё тот же малыш-скептик.
01:40
Flash-forwardВидение будущего now
to DecemberДекабрь of 2015,
31
88268
3810
Теперь перенесёмся в декабрь 2015 года,
01:45
when I foundнайденный myselfсебя smackхлопать in the middleсредний
32
93029
2474
когда я в непосредственной
близости наблюдал,
01:47
of the physicsфизика worldМир
beingявляющийся flippedперевернутый on its headглава.
33
95527
2940
как мир физики
переворачивается с ног на голову.
01:51
It all startedначал when we at CERNCERN
saw something intriguingинтригующий in our dataданные:
34
99999
3320
Дело в том, что мы в ЦЕРН увидели
нечто занимательное в наших данных:
01:55
a hintнамек of a newновый particleчастица,
35
103343
2274
намёк на новую частицу,
01:57
an inklingдогадка of a possiblyвозможно extraordinaryнеобычайный
answerответ to this questionвопрос.
36
105641
4216
которая может стать исключительным
ответом на этот вопрос.
02:03
So I'm still a skepticalскептический
little kidдитя, I think,
37
111777
2127
Оставаясь ребёнком-скептиком,
02:05
but I'm alsoтакже now a particleчастица hunterохотник.
38
113928
2133
я также являюсь охотником на частицы.
02:08
I am a physicistфизик at CERN'sЦЕРНе
Largeбольшой Hadronадронный ColliderКоллайдер,
39
116085
3463
Я физик, работающий в ЦЕРН
с Большим адронным коллайдером —
02:11
the largestкрупнейший scienceнаука
experimentэксперимент ever mountedсмонтированный.
40
119572
3471
крупнейшим научным экспериментом
из когда-либо построенных.
02:15
It's a 27-kilometer-kilometer tunnelтоннель
on the borderграница of FranceФранция and SwitzerlandШвейцария
41
123877
3535
Это 27-километровый тоннель
на границе Франции и Швейцарии,
02:19
buriedпохороненный 100 metersметры undergroundметро.
42
127436
1850
расположенный на глубине 100 метров.
02:21
And in this tunnelтоннель,
43
129310
1154
В этом тоннеле
02:22
we use superconductingсверхпроводящий magnetsмагниты
colderхолоднее than outerвнешний spaceпространство
44
130488
3953
мы используем сверхпроводящие магниты,
которые холоднее
космического пространства,
02:26
to accelerateускорять protonsпротоны
to almostпочти the speedскорость of lightлегкий
45
134465
3061
чтобы разогнать протоны
почти до скорости света
02:29
and slamхлопать them into eachкаждый other
millionsмиллионы of timesраз perв secondвторой,
46
137550
3877
и заставить их сталкиваться друг с другом
миллионы раз в секунду.
02:33
collectingсбор the debrisмусор of these collisionsстолкновения
47
141451
2826
Затем мы собираем осколки
от этих столкновений
02:36
to searchпоиск for newновый, undiscoveredнераскрытый
fundamentalфундаментальный particlesчастицы.
48
144301
3971
для поиска новых, неоткрытых
фундаментальных частиц.
02:40
Its designдизайн and constructionстроительство
tookвзял decadesдесятилетия of work
49
148727
2464
Тысячи физиков со всего мира
десятки лет трудились
02:43
by thousandsтысячи of physicistsфизики
from around the globeземной шар,
50
151215
3032
над его разработкой и строительством.
02:46
and in the summerлето of 2015,
51
154271
2541
Летом 2015 года
02:48
we had been workingза работой tirelesslyнеустанно
to switchпереключатель on the LHCLHC
52
156836
3424
мы работали без устали, чтобы включить БАК
02:52
at the highestнаибольший energyэнергия that humansлюди
have ever used in a colliderколлайдер experimentэксперимент.
53
160284
4467
на самой высокой в истории
работы с коллайдерами мощности.
02:57
Now, higherвыше energyэнергия is importantважный
54
165735
2523
Высокая мощность важна,
03:00
because for particlesчастицы,
there is an equivalenceэквивалентность
55
168282
2187
потому что для частиц
существует равнозначность
03:02
betweenмежду energyэнергия and particleчастица massмасса,
56
170493
2201
между энергией и массой частицы,
03:04
and massмасса is just a numberномер
put there by natureприрода.
57
172718
2461
а масса является лишь числом,
присвоенным природой.
Чтобы открыть новые частицы,
03:08
To discoverобнаружить newновый particlesчастицы,
58
176068
1318
необходимо достигнуть этих бо́льших чисел.
03:09
we need to reachдостичь these biggerбольше numbersчисел.
59
177410
2122
Для этого мы построили коллайдер,
который быстрее и мощнее предшественников,
03:11
And to do that, we have to buildстроить
a biggerбольше, higherвыше energyэнергия colliderколлайдер,
60
179556
3254
03:14
and the biggestсамый большой, highestнаибольший
energyэнергия colliderколлайдер in the worldМир
61
182834
2565
и теперь крупнейшим
и мощнейшим коллайдером в мире
03:17
is the Largeбольшой Hadronадронный ColliderКоллайдер.
62
185423
1466
является Большой адронный коллайдер.
03:20
And then, we collideсталкиваться protonsпротоны
quadrillionsквадриллионы of timesраз,
63
188271
4899
Там мы сталкиваем
протоны квадриллионы раз
03:25
and we collectсобирать this dataданные very slowlyмедленно,
over monthsмесяцы and monthsмесяцы.
64
193194
4284
и очень медленно, в течение
нескольких месяцев, собираем данные.
03:30
And then newновый particlesчастицы mightмог бы showпоказать up
in our dataданные as bumpsбугорки --
65
198813
4335
Новые частицы могут появиться в данных
в виде неровностей —
03:35
slightнезначительный deviationsотклонения from what you expectожидать,
66
203172
2445
небольших отклонений от ожидаемых данных,
03:37
little clustersкластеры of dataданные pointsточки
that make a smoothгладкий; плавный lineлиния not so smoothгладкий; плавный.
67
205641
3967
маленьких кластеров, из-за которых
линия становится менее плавной.
03:42
For exampleпример, this bumpудар,
68
210379
1721
Например, эта неровность:
03:45
after monthsмесяцы of data-takingДанные взятие in 2012,
69
213010
2533
после месяцев сбора данных в 2012 году
03:47
led to the discoveryоткрытие
of the HiggsХиггс particleчастица --
70
215567
2129
она привела к обнаружению частицы Хиггса —
03:49
the HiggsХиггс bosonбозон --
71
217720
1205
бозона Хиггса —
03:50
and to a NobelНобель Prizeприз
for the confirmationподтверждение of its existenceсуществование.
72
218949
3365
и к Нобелевской премии
за подтверждение его существования.
03:55
This jumpПрыгать up in energyэнергия in 2015
73
223972
3558
Этот энергетический скачок в 2015 году
04:00
representedпредставленный the bestЛучший chanceшанс
that we as a speciesвид had ever had
74
228628
3292
предоставил лучшую
в истории человечества возможность
04:03
of discoveringобнаружение newновый particlesчастицы --
75
231944
1477
для открытия новых частиц —
04:05
newновый answersответы to these
long-standingдавнишний questionsвопросов,
76
233445
2112
это новый ответ на давние вопросы,
04:07
because it was almostпочти
twiceдважды as much energyэнергия as we used
77
235581
3097
потому что нынешняя мощность
почти в два раза больше той,
04:10
when we discoveredобнаруженный the HiggsХиггс bosonбозон.
78
238702
1922
на которой был открыт бозон Хиггса.
04:12
ManyМногие of my colleaguesколлеги had been workingза работой
theirих entireвсе careersкарьера for this momentмомент,
79
240648
3741
Многие мои коллеги посвятили этому моменту
всю свою карьеру, и, если честно,
04:16
and franklyОткровенно, to little curiousлюбопытный me,
80
244413
2076
для меня — любопытного малыша —
это был момент, которого я ждал всю жизнь.
04:18
this was the momentмомент
I'd been waitingожидание for my entireвсе life.
81
246513
2910
04:21
So 2015 was go time.
82
249447
1731
Итак, в 2015 году пришла пора действовать.
04:24
So Juneиюнь 2015,
83
252654
2210
В июне 2015 года
04:27
the LHCLHC is switchedпереключился back on.
84
255722
2659
БАК снова запустили.
04:31
My colleaguesколлеги and I heldРучной our breathдыхание
and bitнемного our fingernailsногти,
85
259040
2877
Я вместе с коллегами
затаил дыхание и кусал ногти,
04:33
and then finallyв конце концов we saw
the first protonпротон collisionsстолкновения
86
261941
2511
а затем мы увидели первое
столкновение протонов,
04:36
at this highestнаибольший energyэнергия ever.
87
264476
1956
на крупнейшей в истории мощности.
04:38
ApplauseАплодисменты, champagneшампанское, celebrationпраздник.
88
266456
2076
Аплодисменты, шампанское, празднование.
04:40
This was a milestoneвеха for scienceнаука,
89
268556
3596
Это было важным событием для науки,
04:44
and we had no ideaидея what we would find
in this brand-newсовершенно новый dataданные.
90
272176
4622
и мы понятия не имели,
что обнаружим в новейших данных.
04:51
And then a fewмало weeksнедель laterпозже,
we foundнайденный a bumpудар.
91
279990
2178
Через несколько недель
мы обнаружили неровность.
04:56
It wasn'tне было a very bigбольшой bumpудар,
92
284192
1676
Она была не очень большой,
04:58
but it was bigбольшой enoughдостаточно to make
you raiseповышение your eyebrowбровь.
93
286952
2512
но достаточной, чтобы заинтересовать нас.
По 10-балльной шкале удивительности,
05:01
But on a scaleмасштаб of one to 10
for eyebrowбровь raisesповышения,
94
289488
2251
где 10 означает открытие новой частицы,
05:03
if 10 indicatesуказывает that you've
discoveredобнаруженный a newновый particleчастица,
95
291763
2610
наше событие тянет на четвёрочку.
05:06
this eyebrowбровь raiseповышение is about a four4.
96
294397
1727
(Смех)
05:08
(LaughterСмех)
97
296148
1150
05:10
I spentпотраченный hoursчасов, daysдней, weeksнедель
in secretсекрет meetingsвстречи,
98
298432
5211
Я провёл часы, дни, недели
на секретных собраниях,
05:15
arguingспорить with my colleaguesколлеги
over this little bumpудар,
99
303667
2360
споря с коллегами по поводу
маленькой неровности,
05:18
pokingтыкать and proddingподталкивания it with our mostбольшинство
ruthlessбеспощадный experimentalэкспериментальный sticksпалочки
100
306051
3236
подвергая её самым жёстким экспериментам,
05:21
to see if it would withstandвыдерживать scrutinyисследование.
101
309311
1977
чтобы выяснить, выдержит ли она критику.
05:23
But even after monthsмесяцы
of workingза работой feverishlyлихорадочно --
102
311988
3461
Однако после месяцев лихорадочной работы,
05:27
sleepingспать in our officesофисы
and not going home,
103
315473
2432
когда мы не выбирались домой
и спали в офисах,
05:29
candyконфеты barsбрусья for dinnerужин,
104
317929
2077
ужинали шоколадными батончиками
05:32
coffeeкофе by the bucketfulведро --
105
320030
1570
и вёдрами глушили кофе —
05:33
physicistsфизики are machinesмашины
for turningпревращение coffeeкофе into diagramsдиаграммы --
106
321624
4243
физики являются машинами
по преобразованию кофе в диаграммы —
05:37
(LaughterСмех)
107
325891
1399
(Смех)
05:39
This little bumpудар would not go away.
108
327314
2536
эта маленькая неровность не исчезла.
05:42
So after a fewмало monthsмесяцы,
109
330704
2138
Так что через несколько месяцев
05:44
we presentedпредставленный our little bumpудар to the worldМир
with a very clearЧисто messageсообщение:
110
332866
3710
мы представили её миру и ясно дали понять:
эта неровность интересная,
но неоднозначная,
05:49
this little bumpудар is interestingинтересно
but it's not definitiveокончательный,
111
337457
2711
05:52
so let's keep an eyeглаз on it
as we take more dataданные.
112
340192
3329
поэтому давайте понаблюдаем за ней,
пока не получим больше данных.
05:55
So we were tryingпытаясь to be
extremelyочень coolкруто about it.
113
343872
2291
Мы старались вести себя
предельно спокойно.
05:59
And the worldМир ranпобежал with it anywayтак или иначе.
114
347463
2188
В любом случае новость облетела весь мир.
06:02
The newsНовости lovedлюбимый it.
115
350383
1632
СМИ она очень понравилась.
06:04
People said it remindedнапомнил
them of the little bumpудар
116
352735
2555
Людям это напомнило небольшую неровность,
06:07
that was shownпоказанный on the way
towardк the HiggsХиггс bosonбозон discoveryоткрытие.
117
355314
3423
которую представили
перед открытием бозона Хиггса.
06:10
Better than that,
my theoristтеоретик colleaguesколлеги --
118
358761
3128
Более того, мои коллеги-теоретики —
06:14
I love my theoristтеоретик colleaguesколлеги --
119
362548
2317
я их просто обожаю —
06:16
my theoristтеоретик colleaguesколлеги wroteписал
500 papersдокументы about this little bumpудар.
120
364889
3612
написали 500 научных статей
об этой маленькой неровности.
06:20
(LaughterСмех)
121
368525
1455
(Смех)
06:22
The worldМир of particleчастица physicsфизика
had been flippedперевернутый on its headглава.
122
370574
3966
Мир физики элементарных частиц
перевернулся с ног на голову.
06:27
But what was it about this particularконкретный bumpудар
123
375745
4242
Но что же в этой маленькой неровности
06:32
that causedвызванный thousandsтысячи of physicistsфизики
to collectivelyколлективно loseпотерять theirих coolкруто?
124
380011
4090
заставило тысячи физиков
потерять самообладание?
06:37
This little bumpудар was uniqueуникальный.
125
385596
1436
Она была уникальной
06:40
This little bumpудар indicatedуказанный
126
388198
1369
и указывала на то,
06:41
that we were seeingвидя an unexpectedlyнеожиданно
largeбольшой numberномер of collisionsстолкновения
127
389591
3022
что мы наблюдали неожиданно большое
число столкновений,
06:44
whoseчья debrisмусор consistedСостоял
of only two photonsфотоны,
128
392637
3331
осколки которых состояли
лишь из двух фотонов —
06:47
two particlesчастицы of lightлегкий.
129
395992
1244
двух частиц света.
06:49
And that's rareредкий.
130
397260
1237
А это редкость.
06:51
Particleчастица collisionsстолкновения are not
like automobileавтомобиль collisionsстолкновения.
131
399069
2620
Cоударение частиц не похоже
на столкновение автомобилей.
06:53
They have differentдругой rulesправила.
132
401713
1519
У них разные правила.
06:55
When two particlesчастицы collideсталкиваться
at almostпочти the speedскорость of lightлегкий,
133
403256
2650
Столкновение двух частиц почти на скорости
света переносит их в квантовый мир.
06:57
the quantumквант worldМир takes over.
134
405930
1421
06:59
And in the quantumквант worldМир,
135
407375
1260
И в квантовом мире
эти две частицы могут
быстро создать новую частицу,
07:00
these two particlesчастицы
can brieflyкратко createСоздайте a newновый particleчастица
136
408659
3193
07:03
that livesжизни for a tinyкрошечный fractionдоля of a secondвторой
137
411876
2780
которая живёт крошечную
долю секунды перед распадом
07:06
before splittingрасщепление into other particlesчастицы
that hitудар our detectorдетектор.
138
414680
2881
на другие частицы,
которые улавливает наш датчик.
Представьте, что при столкновении
две машины исчезают,
07:09
ImagineПредставить a carавтомобиль collisionстолкновение
where the two carsлегковые автомобили vanishпропадать uponна impactвлияние,
139
417585
3405
07:13
a bicycleвелосипед appearsпоявляется in theirих placeместо --
140
421014
2269
а на их месте возникает велосипед.
07:15
(LaughterСмех)
141
423307
1071
(Смех)
07:16
And then that bicycleвелосипед explodesвзрывает
into two skateboardsскейтборды,
142
424402
2461
А затем велосипед
распадается на два скейтборда,
07:18
whichкоторый hitудар our detectorдетектор.
143
426887
1181
врезающиеся в датчики.
07:20
(LaughterСмех)
144
428092
1379
(Смех)
07:21
HopefullyС надеждой, not literallyбуквально.
145
429495
1953
Надеюсь, не в буквальном смысле.
07:23
They're very expensiveдорогая.
146
431472
1342
Датчики очень дорогие.
07:26
EventsМероприятия where only two photonsфотоны
hitудар out detectorдетектор are very rareредкий.
147
434191
3748
Случаи, когда детектор фиксирует
лишь два фотона, очень редки.
07:29
And because of the specialособый
quantumквант propertiesсвойства of photonsфотоны,
148
437963
3722
Из-за особых квантовых свойств фотонов
07:33
there's a very smallмаленький numberномер
of possibleвозможное newновый particlesчастицы --
149
441709
3788
существует очень мало вариантов
потенциальных новых частиц —
07:37
these mythicalмифический bicyclesвелосипеды --
150
445521
1497
мифических велосипедов, —
07:39
that can give birthрождение to only two photonsфотоны.
151
447042
2243
которые могут породить лишь два фотона.
07:41
But one of these optionsопции is hugeогромный,
152
449812
2836
Но один из этих вариантов грандиозный,
07:44
and it has to do with
that long-standingдавнишний questionвопрос
153
452672
2836
он связан с давним вопросом о гравитации,
который волновал меня с самого детства.
07:47
that botheredбеспокоили me as a tinyкрошечный little kidдитя,
154
455532
2522
07:50
about gravityсила тяжести.
155
458078
1360
07:53
GravityСила тяжести mayмай seemказаться superсупер strongсильный to you,
156
461946
2672
Гравитация может показаться
вам очень сильной,
07:56
but it's actuallyна самом деле crazilyбешено weakслабый
comparedв сравнении to the other forcesсил of natureприрода.
157
464642
4100
однако она гораздо слабее
других сил природы.
08:00
I can brieflyкратко beatбить gravityсила тяжести when I jumpПрыгать,
158
468766
2631
Я могу ненадолго преодолеть гравитацию
во время прыжка,
08:04
but I can't pickвыбирать a protonпротон out of my handрука.
159
472390
2843
но не могу вынуть протон из своей руки.
08:08
The strengthпрочность of gravityсила тяжести comparedв сравнении
to the other forcesсил of natureприрода?
160
476463
3216
Какова сила гравитации по сравнению
с другими силами природы?
08:12
It's 10 to the minusминус 39.
161
480480
2190
Десять в минус тридцать девятой степени.
08:14
That's a decimalдесятичная дробь with 39 zerosнули after it.
162
482694
2537
Это десятичное число,
за которым следуют 39 нулей.
08:17
WorseХуже than that,
163
485255
1157
Кроме того,
08:18
all of the other knownизвестен forcesсил of natureприрода
are perfectlyв совершенстве describedописано
164
486436
3027
все другие известные
силы природы прекрасно характеризует
08:21
by this thing we call the Standardстандарт ModelМодель,
165
489487
2037
так называемая Стандартная модель,
08:23
whichкоторый is our currentтекущий bestЛучший descriptionописание
of natureприрода at its smallestнаименьшее scalesВесы,
166
491548
3435
которая сейчас является лучшим описанием
мельчайших объектов природы,
08:27
and quiteдовольно franklyОткровенно,
167
495007
1156
и, честно говоря,
одним из самых успешных
достижений человечества —
08:28
one of the mostбольшинство successfulуспешный
achievementsдостижения of humankindчеловечество --
168
496187
4177
всё портит гравитация,
08:32
exceptКроме for gravityсила тяжести, whichкоторый is absentнет на месте
from the Standardстандарт ModelМодель.
169
500388
4012
которая отсутствует в Стандартной модели.
08:36
It's crazyпсих.
170
504424
1150
Сумасшествие.
08:38
It's almostпочти as thoughхоть mostбольшинство
of gravityсила тяжести has goneпрошло missingотсутствует.
171
506046
3100
Словно бо́льшая часть гравитации
пропала без вести.
08:42
We feel a little bitнемного of it,
172
510394
1667
Мы слегка ощущаем её,
08:44
but where'sгде the restотдых of it?
173
512085
1676
но где всё остальное?
08:45
No one knowsзнает.
174
513785
1282
Никто не знает.
08:48
But one theoreticalтеоретический explanationобъяснение
proposesпредлагает a wildдикий solutionрешение.
175
516003
4403
Однако есть теоретическое объяснение,
которое предлагает безумное решение.
08:54
You and I --
176
522120
1339
Я и вы —
08:55
even you in the back --
177
523483
1578
даже сидящие в конце зала —
08:57
we liveжить in threeтри dimensionsГабаритные размеры of spaceпространство.
178
525085
2145
живём в трёх измерениях.
08:59
I hopeнадежда that's a
non-controversialнеспорный statementзаявление.
179
527254
2557
Надеюсь, это неоспоримое заявление.
09:01
(LaughterСмех)
180
529835
1829
(Смех)
09:03
All of the knownизвестен particlesчастицы alsoтакже liveжить
in threeтри dimensionsГабаритные размеры of spaceпространство.
181
531688
3438
Все известные частицы также существуют
в трёх измерениях пространства.
09:07
In factфакт, a particleчастица is just anotherдругой nameимя
182
535150
2190
По сути, «частица» —
09:09
for an excitationвозбуждение
in a three-dimensionalтрехмерный fieldполе;
183
537364
3009
это лишь синоним возбуждения
в трёхмерном пространстве;
09:12
a localizedлокализованный wobblingколебание in spaceпространство.
184
540397
1920
локализованное колебание в пространстве.
09:15
More importantlyважно, all the mathматематический
that we use to describeописывать all this stuffматериал
185
543288
3529
Куда важнее, что математика,
с помощью которой мы всё это описываем,
09:18
assumesпредполагает that there are only
threeтри dimensionsГабаритные размеры of spaceпространство.
186
546841
3073
предполагает существование
лишь трёх измерений пространства.
09:21
But mathматематический is mathматематический, and we can playиграть
around with our mathматематический howeverОднако we want.
187
549938
3381
Но это ведь математика, и мы можем
играть с ней, как пожелаем.
Люди забавлялись с дополнительными
измерениями пространства
09:25
And people have been playingиграть around
with extraдополнительный dimensionsГабаритные размеры of spaceпространство
188
553343
3166
долгое время,
09:28
for a very long time,
189
556533
1155
но это всегда было абстрактной
математической концепцией.
09:29
but it's always been an abstractАбстрактные
mathematicalматематическая conceptконцепция.
190
557712
2585
09:32
I mean, just look around you --
you at the back, look around --
191
560321
3172
Все вы, оглянитесь:
09:35
there's clearlyявно only
threeтри dimensionsГабаритные размеры of spaceпространство.
192
563517
2281
несомненно, существует только три
измерения пространства.
09:38
But what if that's not trueправда?
193
566954
1559
Но что, если это не правда?
09:42
What if the missingотсутствует gravityсила тяжести is leakingпротечки
into an extra-spatialэкстра-пространственная dimensionизмерение
194
570109
6255
Что, если часть гравитации
просачивается в дополнительное
пространственное измерение,
09:48
that's invisibleневидимый to you and I?
195
576388
1956
которое невидимо для нас с вами?
09:51
What if gravityсила тяжести is just as strongсильный
as the other forcesсил
196
579355
3094
Что, если бы вы смогли заглянуть
в это дополнительное измерение
09:54
if you were to viewПосмотреть it in this
extra-spatialэкстра-пространственная dimensionизмерение,
197
582473
3141
и обнаружить, что гравитация
не слабее других сил,
09:57
and what you and I experienceопыт
is a tinyкрошечный sliceкусочек of gravityсила тяжести
198
585638
2900
а слабой она кажется
только потому, что на нас воздействует
10:00
make it seemказаться very weakслабый?
199
588562
1897
лишь малая её часть?
10:04
If this were trueправда,
200
592158
1175
Будь это правдой,
10:05
we would have to expandрасширять
our Standardстандарт ModelМодель of particlesчастицы
201
593357
2748
нам пришлось бы расширить
Стандартную модель частиц,
10:08
to includeвключают an extraдополнительный particleчастица,
a hyperdimensionalгиперпространственное particleчастица of gravityсила тяжести,
202
596129
4086
чтобы включить дополнительную,
гиперпространственную частицу гравитации,
10:12
a specialособый gravitonгравитон that livesжизни
in extra-spatialэкстра-пространственная dimensionsГабаритные размеры.
203
600239
2995
особый гравитон, существующий
в дополнительных измерениях.
10:15
I see the looksвыглядит on your facesлица.
204
603258
1465
Я вижу, что выражают ваши лица.
10:16
You should be askingпросить me the questionвопрос,
205
604747
1819
Вам следует спросить меня:
«Каким образом мы проверим эту безумную
научно-фантастическую идею,
10:18
"How in the worldМир are we going to testконтрольная работа
this crazyпсих, scienceнаука fictionфантастика ideaидея,
206
606590
3644
10:22
stuckзастрял as we are in threeтри dimensionsГабаритные размеры?"
207
610258
2491
если мы застряли в трёх измерениях?»
10:24
The way we always do,
208
612773
1282
Так же, как и всегда —
столкнём два протона
10:26
by slammingудары о воду togetherвместе two protonsпротоны --
209
614079
2139
10:28
(LaughterСмех)
210
616242
1152
(Смех)
10:29
HardЖесткий enoughдостаточно that
the collisionстолкновение reverberatesреверберирует
211
617418
2564
с такой силой, что столкновение отразится
10:32
into any extra-spatialэкстра-пространственная dimensionsГабаритные размеры
that mightмог бы be there,
212
620006
2691
в любом дополнительном
пространственном измерении,
на мгновение создав этот
гиперспространственный гравитон,
10:34
momentarilyна мгновение creatingсоздание
this hyperdimensionalгиперпространственное gravitonгравитон
213
622721
2599
10:37
that then snapsзащелками back
into the threeтри dimensionsГабаритные размеры of the LHCLHC
214
625344
4380
который затем снова защёлкнется
в трёх измерениях БАК
10:41
and spitsвертела off two photonsфотоны,
215
629748
1822
и оставит два фотона,
10:44
two particlesчастицы of lightлегкий.
216
632278
1338
две частицы света.
10:47
And this hypotheticalгипотетический,
extra-dimensionalэкстра-мерном gravitonгравитон
217
635417
2910
Этот гипотетический
межпространственный гравитон
10:50
is one of the only possibleвозможное,
hypotheticalгипотетический newновый particlesчастицы
218
638351
3707
является одной из немногих возможных
гипотетических новых частиц,
10:54
that has the specialособый quantumквант propertiesсвойства
219
642082
2135
обладающих особыми квантовыми свойствами,
10:56
that could give birthрождение to our little,
two-photonдва фотона bumpудар.
220
644241
4236
которые могут породить нашу маленькую
неровность из двух фотонов.
11:02
So, the possibilityвозможность of explainingобъясняя
the mysteriesтайны of gravityсила тяжести
221
650000
5820
Итак, перед нами появилась перспектива
объяснения тайн гравитации
11:07
and of discoveringобнаружение extraдополнительный
dimensionsГабаритные размеры of spaceпространство --
222
655844
3498
и открытия дополнительных
измерений пространства —
11:11
perhapsвозможно now you get a senseсмысл
223
659366
1592
возможно, теперь вы понимаете,
11:12
as to why thousandsтысячи of physicsфизика geeksвундеркиндов
collectivelyколлективно lostпотерял theirих coolкруто
224
660982
4124
почему тысячи помешанных на работе физиков
потеряли самообладание перед этой
11:17
over our little, two-photonдва фотона bumpудар.
225
665130
1882
маленькой 2-фотонной неровностью.
11:19
A discoveryоткрытие of this typeтип
would rewriteперезапись the textbooksучебники.
226
667036
2900
Подобное открытие
заставит переписать учебники.
11:22
But rememberзапомнить,
227
670739
1152
Но помните сообщение
11:23
the messageсообщение from us experimentalistsэкспериментаторы
228
671915
1724
от нас, экспериментаторов,
которые постоянно этим занимаются:
11:25
that actuallyна самом деле were doing
this work at the time,
229
673663
2239
нужно больше данных.
11:27
was very clearЧисто:
230
675926
1154
11:29
we need more dataданные.
231
677104
1174
11:30
With more dataданные,
232
678302
1519
Большое число данных
11:31
the little bumpудар will eitherили turnочередь into
a niceхороший, crispхрустящий NobelНобель Prizeприз --
233
679845
4024
может либо превратить маленькую неровность
в новенькую Нобелевскую премию,
11:35
(LaughterСмех)
234
683893
1760
(Смех)
11:37
Or the extraдополнительный dataданные will fillзаполнить in
the spaceпространство around the bumpудар
235
685677
2964
либо заполнить пространство
вокруг этой неровности
11:40
and turnочередь it into a niceхороший, smoothгладкий; плавный lineлиния.
236
688665
1866
и вернуть линии плавность.
11:43
So we tookвзял more dataданные,
237
691515
1218
Поэтому мы собрали в 5 раз больше данных,
11:44
and with five5 timesраз the dataданные,
severalнесколько monthsмесяцы laterпозже,
238
692757
2577
и спустя несколько месяцев
11:47
our little bumpудар
239
695358
1690
наша маленькая неровность
11:49
turnedоказалось into a smoothгладкий; плавный lineлиния.
240
697072
2348
превратилась в плавную линию.
11:55
The newsНовости reportedсообщается on a "hugeогромный
disappointmentразочарование," on "fadedутрачен hopesнадеется,"
241
703217
3484
В новостях сообщили
об «огромном разочаровании»,
11:58
and on particleчастица physicistsфизики "beingявляющийся sadгрустный."
242
706725
2510
о «потере надежды»
и «опечаленных» ядерных физиках.
12:01
GivenДанный the toneтон of the coverageпокрытие,
243
709259
1811
После таких заявлений
12:03
you'dвы бы think that we had decidedприняли решение
to shutзакрыть down the LHCLHC and go home.
244
711094
3488
можно подумать, что мы решили
закрыть БАК и разойтись по домам.
12:06
(LaughterСмех)
245
714606
1150
(Смех)
12:08
But that's not what we did.
246
716628
1603
Однако мы этого не сделали.
12:13
But why not?
247
721057
2014
Но почему нет?
12:16
I mean, if I didn't discoverобнаружить
a particleчастица -- and I didn't --
248
724475
2845
Ведь если я не открыл частицу,
12:20
if I didn't discoverобнаружить a particleчастица,
why am I here talkingговорящий to you?
249
728209
3029
почему я сейчас выступаю перед вами?
Почему я не пошёл домой,
12:23
Why didn't I just hangвешать my headглава in shameпозор
250
731262
2437
понурив голову?
12:25
and go home?
251
733723
1224
12:31
Particleчастица physicistsфизики are explorersземлепроходцы.
252
739169
3351
Ядерные физики являются исследователями.
12:35
And very much of what we do
is cartographyкартография.
253
743421
2952
В основном мы занимаемся картографией.
Позвольте мне сказать следующее:
забудьте о БАК на секунду.
12:39
Let me put it this way: forgetзабывать
about the LHCLHC for a secondвторой.
254
747468
2852
Представьте: вы космический исследователь,
прибывший на далёкую планету
12:42
ImagineПредставить you are a spaceпространство explorerисследователь
arrivingприбывающий at a distantотдаленный planetпланета,
255
750344
3382
12:45
searchingпоиск for aliensинопланетяне.
256
753750
1325
в поисках инопланетян.
12:47
What is your first taskзадача?
257
755099
1522
Что вы делаете в первую очередь?
12:49
To immediatelyнемедленно orbitорбита the planetпланета,
landземельные участки, take a quickбыстро look around
258
757931
3076
Захо́дите на орбиту планеты,
приземляетесь, осматриваетесь
в поисках очевидных признаков жизни
12:53
for any bigбольшой, obviousочевидный signsзнаки of life,
259
761031
1886
12:54
and reportдоклад back to home baseбаза.
260
762941
1819
и докладываете на базу.
12:56
That's the stageсцена we're at now.
261
764784
1624
Мы сейчас находимся на этой стадии.
12:59
We tookвзял a first look at the LHCLHC
262
767269
1487
Мы впервые заглянули в БАК
13:00
for any newновый, bigбольшой,
obvious-to-spotОчевидно, к пятну particlesчастицы,
263
768780
2284
в поисках новых,
больших и заметных частиц
13:03
and we can reportдоклад that there are noneникто.
264
771088
1950
и теперь можем сообщить, что таких нет.
13:05
We saw a weird-lookingстранно выглядящие alienинопланетянин bumpудар
on a distantотдаленный mountainгора,
265
773631
2673
Мы увидели подозрительный
инородный выступ на горе,
13:08
but onceодин раз we got closerближе,
we saw it was a rockкамень.
266
776328
2170
но, подойдя ближе, увидели,
что это просто камень.
13:10
But then what do we do?
Do we just give up and flyлетать away?
267
778816
2640
Но что же делать дальше?
Просто сдаться и улететь?
13:13
AbsolutelyАбсолютно not;
268
781480
1287
Однозначно нет;
13:14
we would be terribleужасный scientistsученые if we did.
269
782791
2305
мы были бы ужасными учёными,
поступив так.
Нет, следующие пару десятилетий
мы будем исследовать,
13:17
No, we spendпроводить the nextследующий coupleпара
of decadesдесятилетия exploringисследование,
270
785120
3613
13:20
mappingотображение out the territoryтерритория,
271
788757
1480
составим карту территории,
13:22
siftingпросеивание throughчерез the sandпесок
with a fine instrumentинструмент,
272
790261
2365
просеем песок
качественными инструментами,
13:24
peekingвыглядывая underпод everyкаждый stoneкамень,
273
792650
1458
заглянем под каждый камень,
13:26
drillingбурение underпод the surfaceповерхность.
274
794132
1554
пробурим поверхность.
13:28
Newновый particlesчастицы can eitherили
showпоказать up immediatelyнемедленно
275
796106
2593
Новые частицы могут возникнуть внезапно,
13:30
as bigбольшой, obvious-to-spotОчевидно, к пятну bumpsбугорки,
276
798723
2133
в виде больших, очевидных неровностей,
13:32
or they can only revealвыявить themselvesсамих себя
after yearsлет of dataданные takingпринятие.
277
800880
3941
но они также могут обнаружиться
спустя годы сбора данных.
13:38
Humanityчеловечество has just begunначатый its explorationисследование
at the LHCLHC at this bigбольшой highвысокая energyэнергия,
278
806103
4410
Человечество лишь начало исследования
в БАК на высокой мощности,
13:42
and we have much searchingпоиск to do.
279
810537
1791
и нам предстоят долгие поиски.
13:44
But what if, even after 10 or 20 yearsлет,
we still find no newновый particlesчастицы?
280
812352
5825
Но что если через 10 или 20 лет
мы так и не обнаружим новую частицу?
13:51
We buildстроить a biggerбольше machineмашина.
281
819053
1695
Мы построим машину побольше.
13:52
(LaughterСмех)
282
820772
1574
(Смех)
13:54
We searchпоиск at higherвыше energiesсилы.
283
822370
1690
Мы будем искать на бо́льших мощностях.
13:56
We searchпоиск at higherвыше energiesсилы.
284
824476
1570
13:58
Planningпланирование is alreadyуже underwayна ходу
for a 100-kilometer-kilometer tunnelтоннель
285
826946
3053
Уже идёт планирование
100-километрового тоннеля,
14:02
that will collideсталкиваться particlesчастицы
at 10 timesраз the energyэнергия of the LHCLHC.
286
830612
2976
который будет в 10 раз мощнее БАК.
Природа решает, где разместить
новые частицы, а не мы.
14:05
We don't decideпринимать решение where
natureприрода placesмест newновый particlesчастицы.
287
833612
2337
14:08
We only decideпринимать решение to keep exploringисследование.
288
836366
1646
Мы только решаем продолжать поиски.
14:10
But what if, even after
a 100-kilometer-kilometer tunnelтоннель
289
838036
2558
Но что, если даже после строительства
14:12
or a 500-kilometer-kilometer tunnelтоннель
290
840618
1860
туннеля на 100 и 500 километров,
14:14
or a 10,000-kilometer-kilometer
colliderколлайдер floatingплавающий in spaceпространство
291
842502
2841
или создания 10 000-километрового
коллайдера в космосе
14:17
betweenмежду the EarthЗемля and the MoonЛуна,
292
845367
1578
между Землёй и Луной,
14:18
we still find no newновый particlesчастицы?
293
846969
3062
мы так и не обнаружим новые частицы?
14:23
Then perhapsвозможно we're doing
particleчастица physicsфизика wrongнеправильно.
294
851597
2694
Тогда, возможно, мы неверно
занимаемся физикой частиц.
14:26
(LaughterСмех)
295
854315
1791
(Смех)
14:28
Perhapsвозможно we need to rethinkпересмотреть things.
296
856130
1957
Возможно, нам нужно многое переосмыслить.
14:31
Maybe we need more resourcesРесурсы,
technologyтехнологии, expertiseэкспертиза
297
859127
3262
Возможно, нам нужно больше ресурсов,
технологий и опыта,
14:34
than what we currentlyВ данный момент have.
298
862413
1508
чем есть сейчас.
14:36
We alreadyуже use artificialискусственный intelligenceинтеллект
and machineмашина learningобучение techniquesметоды
299
864610
3341
Мы уже частично используем в БАК
искусственный интеллект
и техники обучения машин,
14:39
in partsчасти of the LHCLHC,
300
867975
1153
14:41
but imagineпредставить designingпроектирование
a particleчастица physicsфизика experimentэксперимент
301
869152
2406
но представьте эксперимент в физике частиц
14:43
usingс помощью suchтакие sophisticatedутонченный algorithmsалгоритмы
302
871582
1669
с такими сложными алгоритмами,
14:45
that it could teachучат itselfсам to discoverобнаружить
a hyperdimensionalгиперпространственное gravitonгравитон.
303
873275
3168
что они сами научатся обнаруживать
гиперпространственный гравитон.
14:48
But what if?
304
876467
1157
Но что, если?
Главный вопрос:
что, если даже искусственный интеллект
14:49
What if the ultimateокончательный questionвопрос:
305
877648
1445
14:51
What if even artificialискусственный intelligenceинтеллект
can't help us answerответ our questionsвопросов?
306
879117
3473
не сможет помочь ответить на наши вопросы?
Что, если открытые столетиями вопросы
14:54
What if these openоткрытый questionsвопросов,
for centuriesвека,
307
882614
2111
обречены остаться без ответа
в обозримом будущем?
14:56
are destinedпредназначенный to be unansweredоставшийся без ответа
for the foreseeableпредвидимый futureбудущее?
308
884749
2669
14:59
What if the stuffматериал that's botheredбеспокоили me
sinceпоскольку I was a little kidдитя
309
887442
2929
Что, если проблемы, которые с детства
не давали мне покоя,
15:02
is destinedпредназначенный to be unansweredоставшийся без ответа
in my lifetimeпродолжительность жизни?
310
890395
2523
обречены остаться без ответа
до конца моей жизни?
15:06
Then that ...
311
894395
1156
Тогда...
15:08
will be even more fascinatingочаровательный.
312
896282
2094
это будет даже более захватывающе.
15:12
We will be forcedпринудительный to think
in completelyполностью newновый waysпути.
313
900144
3225
Нам придётся думать в совершенно
новых направлениях,
15:16
We'llЧто ж have to go back to our assumptionsдопущения,
314
904361
2058
придётся вернуться к своим предположениям
15:18
and determineопределить if there was
a flawизъян somewhereгде-то.
315
906443
2339
и поискать в них ошибку.
15:21
And we'llЧто ж need to encourageпоощрять more people
to joinприсоединиться us in studyingизучение scienceнаука
316
909401
3395
Также необходимо
привлекать в науку больше людей,
15:24
sinceпоскольку we need freshсвежий eyesглаза
on these century-oldВековая problemsпроблемы.
317
912820
3062
которые смогут взглянуть на эти
вековые проблемы свежим взглядом.
15:27
I don't have the answersответы,
and I'm still searchingпоиск for them.
318
915906
3134
У меня нет ответов,
но я продолжаю их искать.
15:31
But someoneкто то -- maybe
she's in schoolшкола right now,
319
919064
2329
Но кто-то — возможно,
сейчас она учится в школе
15:33
maybe she's not even bornРодился yetвсе же --
320
921417
1684
или даже ещё не родилась —
15:35
could eventuallyв итоге guideруководство us to see physicsфизика
in a completelyполностью newновый way,
321
923783
3133
сможет в итоге заставить нас
по-новому взглянуть на физику
15:38
and to pointточка out that perhapsвозможно
we're just askingпросить the wrongнеправильно questionsвопросов.
322
926940
4268
и указать, что, возможно, мы просто задаём
неправильные вопросы.
15:44
WhichКоторый would not be the endконец of physicsфизика,
323
932112
2410
Это будет не концом физики,
15:46
but a novelроман beginningначало.
324
934546
1406
а только новым началом.
15:49
Thank you.
325
937204
1150
Спасибо.
15:50
(ApplauseАплодисменты)
326
938378
2541
(Аплодисменты)
Translated by Natalie Pysemska
Reviewed by Yekaterina Jussupova

▲Back to top

ABOUT THE SPEAKER
James Beacham - Experimental particle physicist
James Beacham is an experimental high-energy particle physicist working with the ATLAS collaboration at CERN's Large Hadron Collider.

Why you should listen

As part of the ATLAS collaboration at CERN's Large Hadron Collider, one of the teams that discovered the Higgs boson in 2012, James Beacham is on the hunt for evidence of new particles -- dark photons, gravitons, dark matter and exotic Higgs bosons among them.

Previously, Beacham was part of a small team of researchers who, in 2009, searched for the Higgs boson in an unlikely place: data taken by the ALEPH experiment at CERN's Large Electron-Positron collider, nine years after it had stopped running. He has also worked with the APEX collaboration, a groundbreaking search for dark photons using existing particle physics facilities designed for very different purposes.

Beacham completed his PhD at New York University in 2014 and is currently a post-doctoral researcher with the ATLAS experiment group of the Ohio State University. He has been a guest on NPR's "Science Friday," participated in documentaries on the BBC and the Discovery Channel and talked particle physics with the New York Times and WIRED.

In addition to his ongoing research, Beacham is dedicated to making particle physics accessible to all. He has communicated science to the public with Symmetry Magazine, US/LHC, the Science Museum in London, the Institute of Physics, the World Science Fair and on the Web.

In 2015, Beacham organized Ex/Noise/CERN, a project colliding particle physics with experimental music to celebrate the LHC’s switch on to 13 trillion electron volts.

More profile about the speaker
James Beacham | Speaker | TED.com