James Beacham: How we explore unanswered questions in physics
Τζέιμς Μπίτσαμ: Πώς εξερευνούμε αναπάντητα ερωτήματα στη φυσική
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.
που ήμουν μικρό παιδί.
since I was a little kid.
εδώ και σχεδόν 100 χρόνια,
for almost 100 years,
πράγματα στη φύση -
things in nature --
και τους γαλαξίες
held together by gravity?
μεταξύ τους με τη βαρύτητα;
over questions just like this.
με ερωτήσεις σαν κι αυτή.
with microscopes and electromagnets,
του μικρόκοσμου
about the forces of the small
αυτή η περιγραφή ταίριαζε
that description matched up
κατανοούμε τη βαρύτητα,
we understand gravity,
να υπάρχει ένας κομψός τρόπος
there must be some elegant way
about these two realms separately,
για αυτά τα δύο θέματα χωριστά,
them mathematically,
να τα συνδέσουμε μαθηματικώς,
για το πως να λύσουμε
this basically physics disaster,
στη φυσική δεν έχει αποδειχθεί.
και προβληματισμένο Τζέιμς,
απογοητευτική απάντηση.
εκείνο το σκεπτικιστικό παιδάκι.
to December of 2015,
being flipped on its head.
είδαμε κάτι ενδιαφέρον στα δεδομένα μας:
saw something intriguing in our data:
answer to this question.
ασυνήθιστης απάντησης
ένας μικρός σκεπτικιστής,
little kid, I think,
Large Hadron Collider,
Επιταχυντή Αδρονίων του CERN,
experiment ever mounted.
που έχει ποτέ κατασκευαστεί.
on the border of France and Switzerland
στα σύνορα Γαλλίας και Ελβετίας,
colder than outer space
πιο κρύους από το μακρινό διάστημα
σχεδόν στην ταχύτητα του φωτός,
to almost the speed of light
εκατομμύρια φορές ανά δευτερόλεπτο,
millions of times per second,
αυτών των συγκρούσεων
fundamental particles.
ανεξερεύνητα στοιχειώδη σωματίδια.
χρειάστηκαν δεκαετίες δουλειάς
took decades of work
from around the globe,
δουλεύαμε ακούραστα
to switch on the LHC
στην υψηλότερη ενέργεια
have ever used in a collider experiment.
σε επιταχυντή σωματιδίων.
διότι για τα σωματίδια
there is an equivalence
και μάζας του σωματιδίου,
που έβαλε εκεί η φύση.
put there by nature.
τους μεγαλύτερους αριθμούς.
a bigger, higher energy collider,
επιταχυντή υψηλότερης ενέργειας,
ενέργειας επιταχυντής στον κόσμο
energy collider in the world
quadrillions of times,
τετράκις εκατομμύρια φορές,
over months and months.
αυτά τα δεδομένα για μήνες και μήνες.
in our data as bumps --
στα δεδομένα μας ως κορυφές -
από αυτό που θα περιμέναμε,
that make a smooth line not so smooth.
μια ομαλή γραμμή όχι και τόσο ομαλή.
δεδομένων το 2012,
του σωματιδίου Χιγκς
of the Higgs particle --
for the confirmation of its existence.
για την επιβεβαίωση της ύπαρξής του.
για να ανακαλύψουμε
that we as a species had ever had
σε αυτές τις μακροχρόνιες ερωτήσεις,
long-standing questions,
twice as much energy as we used
από αυτή που χρησιμοποιήσαμε
their entire careers for this moment,
είχαν δουλέψει μια ζωή για αυτή τη στιγμή,
περίεργο εαυτό μου,
I'd been waiting for my entire life.
και τρώγαμε τα νύχια,
and bit our fingernails,
τις πρώτες συγκρούσεις πρωτονίων
the first proton collisions
που είχε επιτευχθεί ποτέ.
σε αυτά τα ολόφρεσκα δεδομένα.
in this brand-new data.
we found a bump.
είδαμε μια κορυφή.
για να σηκωθούν τα φρύδια μας,
you raise your eyebrow.
ανασηκώματος φρυδιών,
for eyebrow raises,
νέου σωματιδίου,
discovered a new particle,
in secret meetings,
σε κρυφές συναντήσεις,
για αυτή τη μικρή κορυφή,
over this little bump,
με τα αδίστακτα πειραματικά εργαλεία μας
ruthless experimental sticks
να αντέξει τις δοκιμασίες.
of working feverishly --
πυρετώδους δουλειάς
και δεν πηγαίναμε σπίτι,
and not going home,
και καφέ με τον κουβά,
for turning coffee into diagrams --
που μετατρέπουν τον καφέ σε διαγράμματα-
with a very clear message:
στον κόσμο με ένα ξεκάθαρο μήνυμα:
αλλά δεν είναι καθοριστική,
but it's not definitive,
as we take more data.
όσο συλλέγουμε κι άλλα δεδομένα.
extremely cool about it.
να είμαστε πολύ χαλαροί για αυτό.
τη μικρή κορυφή που φάνηκε
them of the little bump
toward the Higgs boson discovery.
του μποζονίου Χιγκς.
οι θεωρητικοί συνάδελφοί μου,
my theorist colleagues --
500 δημοσιεύσεις για αυτή τη μικρή κορυφή.
500 papers about this little bump.
had been flipped on its head.
σωματιδίων είχε αναποδογυρίσει.
to collectively lose their cool?
μεγάλο αριθμό συγκρούσεων
large number of collisions
αποτελούνταν μόνο από δύο φωτόνια,
of only two photons,
και αυτό είναι σπάνιο.
δεν είναι σαν τις οδικές συγκρούσεις,
like automobile collisions.
at almost the speed of light,
σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός,
αυτά τα δύο σωματίδια
can briefly create a new particle
να δημιουργήσουν ένα νέο σωματίδιο
κλάσμα του δευτερολέπτου,
που χτυπούν τον ανιχνευτή μας.
that hit our detector.
where the two cars vanish upon impact,
τη στιγμή της σύγκρουσης,
into two skateboards,
εκρήγνυται σε δύο σκέιτμπορντ,
(Γέλια)
hit out detector are very rare.
μας είναι πολύ σπάνιες.
κβαντικών ιδιοτήτων των φωτονίων,
quantum properties of photons,
of possible new particles --
πιθανών, νέων σωματιδίων
τις δύο επιλογές είναι τεράστια,
that long-standing question
τη μακροχρόνια ερώτηση
όταν ήμουν ένα μικρό παιδάκι,
πολύ ισχυρή, αλλά στην πραγματικότητα
compared to the other forces of nature.
στις άλλες δυνάμεις της φύσης.
τη βαρύτητα όταν πηδάω,
ένα πρωτόνιο από το χέρι μου.
to the other forces of nature?
με τις άλλες δυνάμεις της φύσης;
στο δεκαδικό του μέρος.
are perfectly described
από το λεγόμενο Καθιερωμένο Πρότυπο,
που έχουμε σε μικρότερες κλίμακες
of nature at its smallest scales,
επιτεύγματα της ανθρωπότητας -
achievements of humankind --
from the Standard Model.
απουσιάζει από το Καθιερωμένο Πρότυπο.
of gravity has gone missing.
της βαρύτητας έχει εξαφανιστεί.
proposes a wild solution.
προτείνει μια τρελή λύση.
-ακόμα κι εσείς εκεί πίσω -
non-controversial statement.
μια μη-αμφιλεγόμενη δήλωση.
στις τρεις διαστάσεις του χώρου.
in three dimensions of space.
είναι απλά άλλο ένα όνομα
in a three-dimensional field;
that we use to describe all this stuff
για να τα περιγράψουμε όλα αυτά
three dimensions of space.
μόνο τρεις χωρικές διαστάσεις.
μπορούμε να τα χειριστούμε όπως θέλουμε.
around with our math however we want.
χωρικές διαστάσεις εδώ και πολύ καιρό,
with extra dimensions of space
μαθηματική έννοια.
mathematical concept.
-εσείς εκεί πίσω, κοιτάξτε γύρω-
you at the back, look around --
three dimensions of space.
μόνο τρεις χωρικές διαστάσεις.
into an extra-spatial dimension
as the other forces
όσο οι υπόλοιπες δυνάμεις
την επιπλέον χωρική διάσταση,
extra-spatial dimension,
μόνο ένα μικρό κομμάτι αυτής της βαρύτητας
is a tiny slice of gravity
το Καθιερωμένο Πρότυπο των σωματιδίων
our Standard Model of particles
a hyperdimensional particle of gravity,
ένα υπερδιάστατο βαρυτικό σωματίδιο,
σε επιπλέον χωρικές διαστάσεις.
in extra-spatial dimensions.
την τρελή ιδέα επιστημονικής φαντασίας,
this crazy, science fiction idea,
στις τρεις διαστάσεις;»
με το να συγκρούουμε δύο πρωτόνια,
the collision reverberates
διαστάσεις μπορεί να υπάρχουν,
that might be there,
αυτό το υπερδιάσταστο βαρυτόνιο
this hyperdimensional graviton
into the three dimensions of the LHC
στις τρεις διαστάσεις του LHC
δύο σωματίδια φωτός.
extra-dimensional graviton
υπερδιάστατο βαρυτόνιο
hypothetical new particles
υποθετικά νεά σωματίδια
κβαντικές ιδιότητες,
two-photon bump.
τη μικρή μας διφωτονική κορυφή.
the mysteries of gravity
dimensions of space --
επιπλέον χωρικές διαστάσεις -
collectively lost their cool
συλλογικά έχασαν την ψυχραιμία τους
διφωτονικής κορυφής.
να ξαναγράψει όλα τα βιβλία.
would rewrite the textbooks.
από εμάς τους πειραματικούς
εκείνον τον καιρό ήταν ξεκάθαρο:
this work at the time,
σε ένα ωραίο, φρέσκο βραβείο Νόμπελ,
a nice, crisp Nobel Prize --
το χώρο γύρω από την κορυφή
the space around the bump
σε μια ωραία, ομαλή γραμμή.
several months later,
αρκετούς μήνες αργότερα,
για «τεράστια απογοήτευση»,
disappointment," on "faded hopes,"
to shut down the LHC and go home.
να σβήσουμε τον LHC και να πάμε σπίτι.
a particle -- and I didn't --
γιατί είμαι εδώ και σας μιλάω;
why am I here talking to you?
is cartography.
που κάνουμε είναι χαρτογράφηση.
about the LHC for a second.
εξερευνητές του διαστήματος,
arriving at a distant planet,
ψάχνοντας για εξωγήινους.
land, take a quick look around
στην αναγνώριση σωματίδια,
obvious-to-spot particles,
ότι αυτά δεν υπάρχουν.
on a distant mountain,
σε ένα μακρινό βουνό,
είδαμε ότι ήταν απλά βράχος.
we saw it was a rock.
Do we just give up and fly away?
επιστήμονες αν το κάναμε.
δεκαετίες εξερευνώντας,
of decades exploring,
with a fine instrument,
με ένα μηχάνημα ακριβείας,
show up immediately
μόνο μετά από χρόνια καταγραφής δεδομένων.
after years of data taking.
at the LHC at this big high energy,
we still find no new particles?
δεν βρούμε καινούρια σωματίδια;
μεγαλύτερο μηχάνημα.
for a 100-kilometer tunnel
για ένα τούνελ 100 χιλιομέτρων,
σε δεκαπλάσια ενέργεια από του LHC.
at 10 times the energy of the LHC.
η φύση νέα σωματίδια.
nature places new particles.
να συνεχίσουμε την εξερεύνηση.
a 100-kilometer tunnel
των 100 χιλιομέτρων,
collider floating in space
μεταξύ Γης και Σελήνης,
particle physics wrong.
τη σωματιδιακή φυσική λάθος.
technology, expertise
πόρους, τεχνολογία, τεχνογνωσία,
και τεχνικές μηχανικής μάθησης
and machine learning techniques
σωματιδιακής φυσικής
a particle physics experiment
εξειδικευμένους αλγορίθμους
a hyperdimensional graviton.
ένα υπερδιάστατο βαρυτόνιο.
και η τεχνητή νοημοσύνη
can't help us answer our questions?
να βρούμε τις απαντήσεις;
for centuries,
αναπάντητες στο μέλλον;
for the foreseeable future?
since I was a little kid
από τότε που ήμουν μικρός
αναπάντητα σε όλη μου τη ζωή;
in my lifetime?
in completely new ways.
με τελείως διαφορετικούς τρόπους.
μήπως υπάρχει κάποιο λάθος κάπου.
a flaw somewhere.
to join us in studying science
να μελετήσουν την επιστήμη μαζί μας,
σε αυτά τα προβλήματα του ενός αιώνα.
on these century-old problems.
and I'm still searching for them.
και ακόμα τις ψάχνω.
she's in school right now,
ή μην έχει γεννηθεί καν-
με έναν εντελώς νέο τρόπο,
in a completely new way,
απλώς κάνουμε τις λάθος ερωτήσεις.
we're just asking the wrong questions.
το τέλος της φυσικής,
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