James Beacham: How we explore unanswered questions in physics
제임스 비컴(James Beacham): 물리학의 미해결 문제를 탐구하는 방법
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.
궁금했던 것이 있습니다.
for almost 100 years,
things in nature --
어떻게 연결이 되는지
held together by gravity?
서로 묶여있는지에 대한 것이죠.
over questions just like this.
정말 생각이 많았습니다.
with microscopes and electromagnets,
만지작거리며 놀았고
about the forces of the small
양자 역학에 관한 책도 읽었죠.
that description matched up
너무나 잘 맞아떨어지는 것에
we understand gravity,
알고 있는지에 대한 책도 읽었죠.
there must be some elegant way
고상한 방법이 분명히 있을 거라는
about these two realms separately,
너무나 잘 이해하고 있었지만
them mathematically,
this basically physics disaster,
해결 방법에 대한 개념을
to December of 2015,
being flipped on its head.
saw something intriguing in our data:
흥미로운 것을 발견하면서부터였죠.
answer to this question.
찾을 가능성을 발견하게 것입니다.
little kid, I think,
Large Hadron Collider,
다루는 물리학자입니다.
experiment ever mounted.
과학 실험장비죠.
on the border of France and Switzerland
국경에 있는 27 km의 터널로서
colder than outer space
초전도 자기장을 일으킵니다.
to almost the speed of light
가속시키기 위해서죠.
millions of times per second,
수백만 번 충돌시킵니다.
fundamental particles.
기본 입자들을 찾아냅니다.
took decades of work
건설하기까지 수십 년이 걸렸고
from around the globe,
물리학자들이 참여했습니다.
to switch on the LHC
가동을 위해 쉼없이 일해왔습니다.
have ever used in a collider experiment.
에너지 상태의 충돌을 위해서였죠.
것은 매우 중요합니다.
there is an equivalence
put there by nature.
되는 숫자에 불과합니다.
a bigger, higher energy collider,
에너지 충돌기를 만들어야 하죠.
높은 에너지 충돌기가 바로
energy collider in the world
quadrillions of times,
양자 충돌시험을 실시했습니다.
over months and months.
자료들을 수집했습니다.
in our data as bumps --
새로운 입자가 나타나면
that make a smooth line not so smooth.
나타나는 것입니다.
수집한 자료로부터
of the Higgs particle --
for the confirmation of its existence.
노벨상을 수상했습니다.
that we as a species had ever had
long-standing questions,
새로운 대답을 얻을 것입니다.
twice as much energy as we used
their entire careers for this moment,
위해 헌신적으로 일해왔습니다.
I'd been waiting for my entire life.
and bit our fingernails,
손톱을 물어 뜯고 있었죠.
the first proton collisions
양자 충돌이 일어났습니다.
in this brand-new data.
찾을 수 있을지 알 수 없었죠.
we found a bump.
you raise your eyebrow.
10까지라고 한다면
for eyebrow raises,
discovered a new particle,
입자의 발견을 의미한다면
in secret meetings,
많은 시간을 투자했습니다.
over this little bump,
폭발에 대해 논쟁하며
ruthless experimental sticks
of working feverishly --
and not going home,
for turning coffee into diagrams --
도표를 만드는 기계거든요.
with a very clear message:
이 작은 폭팔을 세상에 공개했습니다.
but it's not definitive,
확정적인 것은 아니라는 거였죠.
as we take more data.
자료를 살펴봐야 한다는 거였습니다.
extremely cool about it.
them of the little bump
폭발을 상기시킨다고 말했습니다.
toward the Higgs boson discovery.
나타났던 그 폭발 말이죠.
my theorist colleagues --
500 papers about this little bump.
논문을 발표했습니다.
had been flipped on its head.
완전히 뒤바뀌었습니다.
to collectively lose their cool?
large number of collisions
커다란 충돌을 의미합니다.
of only two photons,
광자로 구성됩니다.
like automobile collisions.
at almost the speed of light,
can briefly create a new particle
새로운 입자를 만들어내죠.
짧은 순간만 존재합니다.
that hit our detector.
도달하기 전까지만 존재하죠.
where the two cars vanish upon impact,
그 자리에 자전거가 나타나는 거죠.
into two skateboards,
두 개의 스케이트보드가 되고
hit out detector are very rare.
경우는 매우 드뭅니다.
quantum properties of photons,
of possible new particles --
가능성은 매우 적습니다.
that long-standing question
compared to the other forces of nature.
비교하면 너무나 약한 힘입니다.
중력을 쉽게 이길 수 있죠.
떼어낼 수는 없습니다.
to the other forces of nature?
are perfectly described
힘은 완벽히 설명이 됩니다.
이용하면 가능하죠.
of nature at its smallest scales,
완벽하게 설명할 수 있습니다.
업적 중 하나입니다.
achievements of humankind --
from the Standard Model.
중력이 빠져있습니다.
of gravity has gone missing.
사라진 것으로 봅니다.
proposes a wild solution.
급진적인 해법을 제시합니다.
non-controversial statement.
in three dimensions of space.
3차원 공간에 존재합니다.
in a three-dimensional field;
that we use to describe all this stuff
사용하는 모든 수학에서는
three dimensions of space.
around with our math however we want.
우리 마음대로 수학을 다루죠.
with extra dimensions of space
공간을 가지고 놀았습니다.
mathematical concept.
you at the back, look around --
three dimensions of space.
into an extra-spatial dimension
차원으로 새고 있는 거라면요?
as the other forces
차원에서 보았을 때
extra-spatial dimension,
is a tiny slice of gravity
일부만 느끼고 있어서
our Standard Model of particles
확장시켜야 할 겁니다.
a hyperdimensional particle of gravity,
중력 입자를 포함시켜야 하죠.
in extra-spatial dimensions.
존재하는 특별한 중력입니다.
어떻게 실험하겠다는거지?
this crazy, science fiction idea,
부딪혀보는 겁니다.
the collision reverberates
that might be there,
차원을 울리게 만드는 겁니다.
this hyperdimensional graviton
중력을 만들어내는 거죠.
into the three dimensions of the LHC
extra-dimensional graviton
hypothetical new particles
two-photon bump.
the mysteries of gravity
dimensions of space --
collectively lost their cool
would rewrite the textbooks.
교과서를 새로 써야 할 겁니다.
연구자들의 메세지는 매우 분명합니다.
this work at the time,
a nice, crisp Nobel Prize --
따끈따끈한 노벨상으로 바뀌겠죠.
the space around the bump
추가적인 자료가 채워주겠죠.
곡선으로 바뀔 겁니다.
자료를 모았습니다.
several months later,
자료가 5배로 늘었고
disappointment," on "faded hopes,"
"사라진 희망"으로 보도했죠.
to shut down the LHC and go home.
집에 갔을 거라 생각하겠죠.
a particle -- and I didn't --
실제로 못했죠.
why am I here talking to you?
왜 이 자리에 서 있는 걸까요?
is cartography.
지도를 만드는 일입니다.
about the LHC for a second.
LHC는 잠시 접어두고요.
행성에 도착했다고 상상해보세요.
arriving at a distant planet,
land, take a quick look around
착륙해서 주변을 살펴보겠죠.
분명한 증거를 찾을 겁니다.
obvious-to-spot particles,
분명한 입자를 찾기 위해서죠.
보고할 수 있습니다.
on a distant mountain,
이상한 폭발을 보았습니다.
그것이 돌이라는 걸 알았죠.
we saw it was a rock.
Do we just give up and fly away?
포기하고 날아가 버릴까요?
형편없는 과학자들이겠죠.
of decades exploring,
연구에 착수했습니다
with a fine instrument,
show up immediately
after years of data taking.
뒤에야 드러날지도 모릅니다.
at the LHC at this big high energy,
이제 막 탐구를 시작했습니다.
we still find no new particles?
새 입자를 찾지 못하면 어떡하죠?
for a 100-kilometer tunnel
이미 계획되어 있습니다.
at 10 times the energy of the LHC.
입자를 충돌시킬 수 있습니다.
nature places new particles.
두었는지 우리는 모릅니다.
a 100-kilometer tunnel
collider floating in space
particle physics wrong.
잘못 이해하고 있는 거겠죠.
바꿔야 할 겁니다.
technology, expertise
전문지식이 필요할 겁니다.
and machine learning techniques
머신러닝 기술을 사용합니다.
a particle physics experiment
설계한다고 상상해보세요.
a hyperdimensional graviton.
스스로 학습할 수 있습니다.
대한 답을 찾지 못한다면요?
can't help us answer our questions?
for centuries,
않을 운명이라면 어떡하죠?
for the foreseeable future?
since I was a little kid
in my lifetime?
운명이라면 어떡할까요?
in completely new ways.
방식으로 생각해야 합니다.
a flaw somewhere.
확인해봐야 할 겁니다.
to join us in studying science
동참하도록 격려해야 할 거예요.
on these century-old problems.
참신한 눈이 필요하거든요.
and I'm still searching for them.
여전히 그것을 찾을 뿐이죠.
she's in school right now,
학교에 있을지도 모르고
않았을 그 누군가가
in a completely new way,
우리를 안내할지도 모릅니다.
we're just asking the wrong questions.
지적할지도 모르죠.
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