James Beacham: How we explore unanswered questions in physics
جیمز بیچم: جستجوی ما به دنبال پرسشهای بیپاسخ ماندهی فیزیک.
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.
since I was a little kid.
فکرم رو درگیر کرده.
for almost 100 years,
things in nature --
بزرگترینهای طبیعت --
held together by gravity?
قرار میگیرند؟
over questions just like this.
with microscopes and electromagnets,
وقتم رو میگذروندم،
about the forces of the small
that description matched up
we understand gravity,
گرانش رو میشناسیم،
there must be some elegant way
باید راه زیرکانهای باشه
about these two realms separately,
دو دنیای متفاوت اطلاع داریم،
از لحاظ ریاضی پیوندشون بدیم
them mathematically,
this basically physics disaster,
این فاجعهی اساسی در فیزیک،
to December of 2015,
در دسامبر سال ۲۰۱۵،
being flipped on its head.
saw something intriguing in our data:
چیز عجیبی در اطلاعاتمان دیدیم:
answer to this question.
برای آن سوال.
little kid, I think,
فکر کنم،
Large Hadron Collider,
بزرگ هادرونی (الاچسی) در سرن هستم،
experiment ever mounted.
که تاکنون ساخته شده.
on the border of France and Switzerland
در مرز فرانسه و سوئیس
colder than outer space
که سردتر از عمق فضا است
تا حد سرعت نور استفاده میکنیم
to almost the speed of light
millions of times per second,
به هم میکوبیمشان،
fundamental particles.
took decades of work
دهها سال وقت برده
from around the globe,
از سراسر جهان،
to switch on the LHC
که الاچسی رو برسونیم
have ever used in a collider experiment.
در یک برخورد دهنده به کار برده.
there is an equivalence
یک همارزی هست
put there by nature.
که توسط طبیعت بیان میشه.
a bigger, higher energy collider,
بزرگتر و با انرژی بالاتری بسازیم،
energy collider in the world
برخورد دهنده در دنیا
quadrillions of times,
میلیونها میلیارد بار برخورد میدهیم،
over months and months.
چندین و چند ماه جمعآوری میکنیم.
in our data as bumps --
موجهایی در اطلاعات ما ظاهر شوند --
that make a smooth line not so smooth.
که یک خط صاف را ناصاف میکنند.
در سال ۲۰۱۲،
of the Higgs particle --
for the confirmation of its existence.
به خاطر تأیید وجودش انجامید.
در سال ۲۰۱۵
that we as a species had ever had
تا به حال نوع بشر داشته
سوالهای طولانی مدت،
long-standing questions,
twice as much energy as we used
صرف آن کردیم
their entire careers for this moment,
به خاطر این لحظه کار کرده بودند،
I'd been waiting for my entire life.
and bit our fingernails,
و ناخنهامون رو میساییدیم.
برخورد پروتونها بودیم
the first proton collisions
in this brand-new data.
اطلاعات جدید پیدا خواهیم کرد.
we found a bump.
یک موج پیدا کردیم.
خم به ابروهاتون بیارید.
you raise your eyebrow.
در بالابردن ابروها،
for eyebrow raises,
discovered a new particle,
in secret meetings,
در جلسههای محرمانه گذراندم،
over this little bump,
سر این موج کوچک،
ruthless experimental sticks
چوبهای آزمایشگرمون
of working feverishly --
and not going home,
و نرفتن به خونه،
for turning coffee into diagrams --
به نمودار هستند --
with a very clear message:
پیام روشن به دنیا ارائه دادیم:
but it's not definitive,
اما قطعی نیست،
as we take more data.
تا اطلاعات جدید برسد.
extremely cool about it.
در قبال آن خونسرد باشیم.
them of the little bump
متوجه موج کوچکی کرده
toward the Higgs boson discovery.
نشونشون میده.
my theorist colleagues --
همکاران نظریهپرداز من --
500 papers about this little bump.
در مورد این موجک نوشتند.
had been flipped on its head.
از این رو به اون رو شد.
to collectively lose their cool?
با هم سر از پای خود نشناسند؟
large number of collisions
تعداد زیادی برخورد بودیم
of only two photons,
از دو فوتون تشکیل شده،
like automobile collisions.
at almost the speed of light,
به هم برخورد میکنن،
can briefly create a new particle
میتوانند ذرهای جدید بسازند
that hit our detector.
و جذب آشکارساز ما بشود.
where the two cars vanish upon impact,
بر اثر برخورد ناپدید شوند،
into two skateboards,
و به دو تخته اسکیت تبدیل شود،
hit out detector are very rare.
به آشکارساز ما برسند کمیاب هستند.
quantum properties of photons,
of possible new particles --
از ذرات جدید هستند --
that long-standing question
compared to the other forces of nature.
نیرویی است به شدت ضعیف.
to the other forces of nature?
دیگر نیروهای طبیعت؟
و ۳۹ تا صفر پشتش.
are perfectly described
به خوبی توسط چیزی که
of nature at its smallest scales,
کوچکترین مقیاسها است،
achievements of humankind --
from the Standard Model.
مدل استاندارد حضور نداره.
of gravity has gone missing.
proposes a wild solution.
راه حل عجیبی ارائه میده.
non-controversial statement.
in three dimensions of space.
در فضایی سه بعدی هستند.
in a three-dimensional field;
that we use to describe all this stuff
برای این موضوع به کار میبریم
three dimensions of space.
around with our math however we want.
هرطور بخواهیم با آن بازی کنیم.
with extra dimensions of space
ابعاد بیشتر فضا در دورهای طولانی
انتزاعی ریاضی بوده است.
mathematical concept.
you at the back, look around --
تو اون عقب، نگاه کن --
three dimensions of space.
into an extra-spatial dimension
چهارمی نشت کرده باشه
as the other forces
دیگر نیروها قوی باشه چی
extra-spatial dimension,
is a tiny slice of gravity
تنها بخشی کوچکی از گرانش باشه
our Standard Model of particles
ذرات رو گسترش بدیم
a hyperdimensional particle of gravity,
یک ذرهی چندین بعدی مربوط به گرانش،
in extra-spatial dimensions.
بیشتر از سوم قرار داره.
this crazy, science fiction idea,
علمی تخیلی دیوانهوار رو آزمایش کنیم،
the collision reverberates
that might be there,
که ممکنه وجود داشته باشه،
this hyperdimensional graviton
into the three dimensions of the LHC
دنیای سه بعدی الاچسی
extra-dimensional graviton
hypothetical new particles
two-photon bump.
the mysteries of gravity
dimensions of space --
collectively lost their cool
همگی با هم عنان از کف دادند
would rewrite the textbooks.
کتابهای درسی رو بازنویسی میکنه.
this work at the time,
a nice, crisp Nobel Prize --
جایزه نوبل زیبا و ظریف تبدیل میشه --
the space around the bump
several months later,
و چندین ماه وقت بیشتر
disappointment," on "faded hopes,"
و «امید از دست رفته» رو گزارش کردن
to shut down the LHC and go home.
بکشیم پایین و بریم خونه.
a particle -- and I didn't --
-- که نکردم --
why am I here talking to you?
چرا اومدم براتون سخنرانی میکنم؟
is cartography.
نقشهنگاری است.
about the LHC for a second.
الاچسی را فراموش کنید.
arriving at a distant planet,
وارد یک سیارهی دوردست میشوید،
فرود بیایید، مختصر نگاهی کنید
land, take a quick look around
obvious-to-spot particles,
که چشمگیر باشه،
on a distant mountain,
در کوهی دوردست دیدیدم،
we saw it was a rock.
فهمیدیم صخره است.
Do we just give up and fly away?
ولش کنیم و برگردیم؟
of decades exploring,
به جستجو پرداختیم،
with a fine instrument,
غربال کردیم.
show up immediately
after years of data taking.
سالها اطلاعات جمع آوری کنیم.
at the LHC at this big high energy,
الاچسی با این انرژی بالا شروع کرده،
we still find no new particles?
هنوز ذرهی جدیدی پیدا نکنیم چی؟
for a 100-kilometer tunnel
تونل ۱۰۰ کیلومتری
at 10 times the energy of the LHC.
انرژی الاچسی برخورد میده
nature places new particles.
در طبیعت با ما نیست.
a 100-kilometer tunnel
collider floating in space
به عنوان برخورد دهنده در فضا
particle physics wrong.
فیزیک ذرات را اشتباه برداشت کردهایم.
technology, expertise
تخصصهای بیشتری نیاز داریم
and machine learning techniques
فنون یادگیری ماشین استفاده میکنیم
a particle physics experiment
مجسم کنید
a hyperdimensional graviton.
گراویتونهای چندبعدی را آموزش دهد.
can't help us answer our questions?
به ما در یافتن پاسخمان کمک کند؟
for centuries,
for the foreseeable future?
بیپاسخ بمانند؟
since I was a little kid
از زمان کودکی مرا آزار میداده
in my lifetime?
in completely new ways.
روشهای کاملاً جدیدی فکر کنیم.
a flaw somewhere.
to join us in studying science
که در مطالعهی علم به ما بپیوندند
on these century-old problems.
در حل این مسائل قدیمی نیاز داریم.
and I'm still searching for them.
و هنوز هم در جستجوی آنم.
she's in school right now,
الان در مدرسه باشد،
فیزیک را به شیوهای کاملاً تازه ببینیم.
in a completely new way,
we're just asking the wrong questions.
که سؤالمان غلط است.
ABOUT THE SPEAKER
James Beacham - Experimental particle physicistJames 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.
James Beacham | Speaker | TED.com