Τον ίδιο μήνα πριν από εκατό χρόνια, ο 36χρονος τότε Άλμπερτ Αϊνστάιν στάθηκε μπροστά στην Πρωσική Ακαδημία Επιστημών στο Βερολίνο να παρουσιάσει μια ριζοσπαστική νέα θεωρία του χώρου, του χρόνου και της βαρύτητας: τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας.
A hundred years ago this month, a 36-year-old Albert Einstein stood up in front of the Prussian Academy of Sciences in Berlin to present a radical new theory of space, time and gravity: the general theory of relativity.
Η θεωρία αυτή είναι αναμφίβολα το αριστούργημα του Αϊνστάιν, μια θεωρία που αποκαλύπτει τα έργα του διαστήματος στις μεγαλύτερες κλίμακες, αποδίδοντας σε μια όμορφη γραμμή άλγεβρας, από το γιατί τα μήλα πέφτουν από τα δένδρα έως την αρχή του χρόνου και του χώρου.
General relativity is unquestionably Einstein's masterpiece, a theory which reveals the workings of the universe at the grandest scales, capturing in one beautiful line of algebra everything from why apples fall from trees to the beginning of time and space.
Το 1915 πρέπει να ήταν ένα εκπληκτικό έτος για τους φυσικούς. Δύο νέες ιδέες ανέτρεπαν όλα όσα ξέραμε. Η μία ήταν η θεωρία του Αϊνστάιν, η άλλη ήταν, ενδεχομένως, ακόμα πιο επαναστατική: η κβαντομηχανική. Ένας νέος, απίστευτα περίεργος, αλλά εκπληκτικά πετυχημένος νέος τρόπος κατανόησης του μικρόκοσμου, του κόσμου των ατόμων και των σωματιδίων.
1915 must have been an exciting year to be a physicist. Two new ideas were turning the subject on its head. One was Einstein's theory of relativity, the other was arguably even more revolutionary: quantum mechanics, a mind-meltingly strange yet stunningly successful new way of understanding the microworld, the world of atoms and particles.
Κατά τον τελευταίο αιώνα, οι δύο θεωρίες έχουν μεταμορφώσει πλήρως το πώς αντιλαμβανόμαστε τον κόσμο. Χάρις στη σχετικότητα και την κβαντομηχανική έχουμε μάθει από τι είναι φτιαγμένο το σύμπαν, πώς ξεκίνησε και πώς συνεχίζει να εξελίσσεται. Εκατό χρόνια μετά, βρισκόμαστε σε ένα νέο σημείο καμπής της φυσικής, αλλά αυτό που διακυβεύεται τώρα είναι πολύ διαφορετικό. Μέσα σε λίγα χρόνια θα ξέρουμε το εάν είμαστε ικανοί να συνεχίσουμε να επεκτείνουμε τη γνώση μας για τη φύση ή - ίσως για πρώτη φορά στην ιστορία της επιστήμης - μπορεί να αντιμετωπίζουμε ερωτήματα που δε μπορούμε να απαντήσουμε. Όχι επειδή δε διαθέτουμε την ευφυΐα ή την τεχνολογία, αλλά επειδή οι νόμοι της φυσικής από μόνοι τους μας το απαγορεύουν.
Over the last century, these two ideas have utterly transformed our understanding of the universe. It's thanks to relativity and quantum mechanics that we've learned what the universe is made from, how it began and how it continues to evolve. A hundred years on, we now find ourselves at another turning point in physics, but what's at stake now is rather different. The next few years may tell us whether we'll be able to continue to increase our understanding of nature, or whether maybe for the first time in the history of science, we could be facing questions that we cannot answer, not because we don't have the brains or technology, but because the laws of physics themselves forbid it.
Αυτό είναι το βασικό πρόβλημα: το σύμπαν είναι εξαιρετικά ενδιαφέρον. Σχετικότητα και κβαντομηχανική φαίνεται να προτείνουν ότι το σύμπαν πρέπει να είναι ένα βαρετό μέρος. Πρέπει να είναι σκοτεινό, θανάσιμο και άψυχο. Όμως, κοιτάζοντας γύρω μας, βλέπουμε έναν κόσμο γεμάτο ενδιαφέροντα πράγματα, με αστέρια, πλανήτες, δέντρα, σκίουρους. Η ερώτηση, τελικά, είναι: γιατί υπάρχει αυτό το ενδιαφέρον υλικό; Γιατί υπάρχει κάτι αντί του τίποτα; Αυτή η αντίθεση είναι το πιο πιεστικό πρόβλημα της σύγχρονης φυσικής και μέσα στα επόμενα χρόνια θα μάθουμε αν θα είμαστε ποτέ σε θέση να το λύσουμε.
This is the essential problem: the universe is far, far too interesting. Relativity and quantum mechanics appear to suggest that the universe should be a boring place. It should be dark, lethal and lifeless. But when we look around us, we see we live in a universe full of interesting stuff, full of stars, planets, trees, squirrels. The question is, ultimately, why does all this interesting stuff exist? Why is there something rather than nothing? This contradiction is the most pressing problem in fundamental physics, and in the next few years, we may find out whether we'll ever be able to solve it.
Στην καρδιά του προβλήματος υπάρχουν δύο αριθμοί, δύο ιδιαίτερα επικίνδυνοι αριθμοί. Είναι ιδιότητες του σύμπαντος που μπορούμε να μετρήσουμε, και είναι εξαιρετικά επικίνδυνες διότι αν ήταν διαφορετικές, ακόμα και ελάχιστα, τότε ο κόσμος όπως τον γνωρίζουμε δεν θα υπήρχε. Ο πρώτος από τους αριθμούς σχετίζεται με την ανακάλυψη που έγινε μερικά χιλιόμετρα από εδώ, στο ΣΕΡΝ, το σπίτι του μηχανήματος, της μεγαλύτερης ανθρώπινης επιστημονικής κατασκευής: το Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (ΜΕΑ). Ο ΜΕΑ επιταχύνει υποατομικά σωματίδια εσωτερικά ενός τούνελ 27 χιλιομέτρων, κάνοντάς τα να κινούνται σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός, πριν τα οδηγήσει στη μεταξύ τους σύγκρουση μέσα σε μεγάλους ανιχνευτές σωματιδίων. Στις 4 Ιουλίου του 2012 οι φυσικοί στο ΣΕΡΝ ανακοίνωσαν στον κόσμο ότι ανίχνευσαν ένα νέο βασικό σωματίδιο που δημιουργήθηκε μέσω βίαιων συγκρούσεων στον επιταχυντή: το μποζόνιο του Χιγκς.
At the heart of this problem are two numbers, two extremely dangerous numbers. These are properties of the universe that we can measure, and they're extremely dangerous because if they were different, even by a tiny bit, then the universe as we know it would not exist. The first of these numbers is associated with the discovery that was made a few kilometers from this hall, at CERN, home of this machine, the largest scientific device ever built by the human race, the Large Hadron Collider. The LHC whizzes subatomic particles around a 27-kilometer ring, getting them closer and closer to the speed of light before smashing them into each other inside gigantic particle detectors. On July 4, 2012, physicists at CERN announced to the world that they'd spotted a new fundamental particle being created at the violent collisions at the LHC: the Higgs boson.
Αν μένατε ενήμεροι εκείνο το διάστημα, θα είχατε δει πολλούς φυσικούς να ενθουσιάζονται δεόντως, και δικαιολογείστε αν σκεφτήκατε ότι αυτό συμβαίνει σε κάθε ανακάλυψη σωματιδίου. Λοιπόν, είναι μεν αληθές, αλλά το μποζόνιο του Χιγκς είναι ιδιαιτέρως ξεχωριστό. Ενθουσιαστήκαμε όλοι επειδή η ανακάλυψη του Χιγκς αποδεικνύει την ύπαρξη του πεδίου της κοσμικής ενέργειας. Ίσως δυσκολεύεστε να φανταστείτε ένα πεδίο ενέργειας, ωστόσο, έχετε ήδη βιώσει ένα. Αν έχετε ποτέ κρατήσει μαγνήτη κοντά σε μέταλλο και νιώσατε την ελκτική δύναμη κατά μήκος του κενού, έχετε νιώσει την επίδραση ενός πεδίου. Και το πεδίο του Χιγκς μοιάζει λίγο με μαγνητικό πεδίο, απλώς αυτό διατηρεί μια σταθερή τιμή σε όλα τα μέρη. Βρίσκεται παντού γύρω μας. Δεν μπορούμε να το δούμε ή να το πιάσουμε, αλλά αν δεν υπήρχε, δεν θα υπήρχαμε ούτε εμείς. Το πεδίο Χιγκς δίνει μάζα στα βασικά σωματίδια από τα οποία αποτελούμαστε. Αν δεν υπήρχε, αυτά τα σωματίδια δεν θα είχαν μάζα, άτομα δεν θα μπορούσαν να δημιουργηθούν, άρα δε θα υπήρχαμε ούτε εμείς.
Now, if you followed the news at the time, you'll have seen a lot of physicists getting very excited indeed, and you'd be forgiven for thinking we get that way every time we discover a new particle. Well, that is kind of true, but the Higgs boson is particularly special. We all got so excited because finding the Higgs proves the existence of a cosmic energy field. Now, you may have trouble imagining an energy field, but we've all experienced one. If you've ever held a magnet close to a piece of metal and felt a force pulling across that gap, then you've felt the effect of a field. And the Higgs field is a little bit like a magnetic field, except it has a constant value everywhere. It's all around us right now. We can't see it or touch it, but if it wasn't there, we would not exist. The Higgs field gives mass to the fundamental particles that we're made from. If it wasn't there, those particles would have no mass, and no atoms could form and there would be no us.
Υπάρχει όμως κάτι πολύ μυστήριο στο πεδίο Χιγκς. Η σχετικότητα και η κβαντομηχανική λένε πως έχει δύο φυσικές καταστάσεις, σαν ένας διακόπτης. Θα είναι είτε σβηστό, με μηδενική τιμή μεγέθους παντού στο διάστημα, είτε ενεργό και θα έχει υπερβολικά μεγάλο μέγεθος. Σε κάθε περίπτωση, τα άτομα δεν θα μπορούσαν να υπάρχουν επομένως, όλο το ενδιαφέρον υλικό που παρατηρούμε γύρω μας στο σύμπαν δε θα υπήρχε. Στην πραγματικότητα, το πεδίο Χιγκς είναι ελαφρώς ενεργό, όχι μηδενικό, αλλά 10.000 τρισεκατομμύρια φορές πιο αδύναμο από τη μέγιστη τιμή του, σαν ένας διακόπτης κολλημένος ακριβώς πριν τη θέση «σβηστό». Αυτή η τιμή είναι κρίσιμη. Αν ήταν ελαφρώς διαφορετική, δεν θα υπήρχε καμία φυσική δομή στο διάστημα.
But there is something deeply mysterious about the Higgs field. Relativity and quantum mechanics tell us that it has two natural settings, a bit like a light switch. It should either be off, so that it has a zero value everywhere in space, or it should be on so it has an absolutely enormous value. In both of these scenarios, atoms could not exist, and therefore all the other interesting stuff that we see around us in the universe would not exist. In reality, the Higgs field is just slightly on, not zero but 10,000 trillion times weaker than its fully on value, a bit like a light switch that's got stuck just before the off position. And this value is crucial. If it were a tiny bit different, then there would be no physical structure in the universe.
Αυτός είναι λοιπόν ο πρώτος επικίνδυνος αριθμός: η δύναμη του πεδίου Χιγκς. Θεωρητικοί έχουν προσπαθήσει για δεκαετίες να κατανοήσουν για ποιο λόγο έχει αυτό το άριστα ρυθμισμένο μέγεθος και έχουν οδηγηθεί σε διάφορες πιθανές εξηγήσεις. Θεωρίες με χαριτωμένα ονόματα, όπως «υπερσυμμετρία» ή «ιδιαίτερα μεγάλες διαστάσεις». Δε θα μπω τώρα σε λεπτομέρειες σχετικά με αυτές τις ιδέες, αλλά το ζήτημα είναι το εξής: αν οποιαδήποτε από αυτές εξηγούσε την περιέργως ακριβή τιμή του πεδίου, θα έπρεπε να βλέπουμε νέα σωματίδια να δημιουργούνται στον επιταχυντή μαζί με το μποζόνιο Χιγκς. Ωστόσο, μέχρι τώρα δεν έχουμε δει κάτι τέτοιο.
So this is the first of our dangerous numbers, the strength of the Higgs field. Theorists have spent decades trying to understand why it has this very peculiarly fine-tuned number, and they've come up with a number of possible explanations. They have sexy-sounding names like "supersymmetry" or "large extra dimensions." I'm not going to go into the details of these ideas now, but the key point is this: if any of them explained this weirdly fine-tuned value of the Higgs field, then we should see new particles being created at the LHC along with the Higgs boson. So far, though, we've not seen any sign of them.
Υπάρχει ένα ακόμα χειρότερο παράδειγμα τέτοιας τέλειας ακρίβειας ενός επικίνδυνου αριθμού, προερχόμενος, τώρα, από το άλλο άκρο της κλίμακας: από τη μελέτη του διαστήματος σε μεγάλες αποστάσεις. Μία από τις σημαντικότερες επιπτώσεις της θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν ήταν η ανακάλυψη πως το σύμπαν ξεκίνησε ως μια ταχεία επέκταση χώρου και χρόνου 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, από το Μπινγκ Μπανγκ. Σήμερα, σύμφωνα με νεότερες εκδοχές του Μπινγκ Μπανγκ, το διάστημα επεκτείνεται συνεχώς, με τη βαρύτητα να «φρενάρει» αυτή την επέκταση. Το 1998, ωστόσο, αστροναύτες έκαναν τη συνταρακτική ανακάλυψη πως η επέκταση του σύμπαντος ουσιαστικά επιταχύνεται. Το διάστημα γίνεται όλο και μεγαλύτερο, όλο και πιο γρήγορα, οδηγούμενο από μια μυστηριώδη απωθητική δύναμη, τη μαύρη ενέργεια.
But there's actually an even worse example of this kind of fine-tuning of a dangerous number, and this time it comes from the other end of the scale, from studying the universe at vast distances. One of the most important consequences of Einstein's general theory of relativity was the discovery that the universe began as a rapid expansion of space and time 13.8 billion years ago, the Big Bang. Now, according to early versions of the Big Bang theory, the universe has been expanding ever since with gravity gradually putting the brakes on that expansion. But in 1998, astronomers made the stunning discovery that the expansion of the universe is actually speeding up. The universe is getting bigger and bigger faster and faster driven by a mysterious repulsive force called dark energy.
Πάντα όταν ακούτε τη λέξη «μαύρος» στη φυσική, να γίνεστε πολύ καχύποπτοι διότι αυτό συνεπάγεται ότι δεν ξέρουμε για τι πράγμα μιλάμε.
Now, whenever you hear the word "dark" in physics, you should get very suspicious because it probably means we don't know what we're talking about.
(Γέλια)
(Laughter)
Δεν ξέρουμε τι είναι η μαύρη ενέργεια, αλλά η καλύτερη ιδέα είναι πως πρόκειται για την ενέργεια του άδειου χώρου, την ενέργεια του κενού. Χρησιμοποιώντας την αγαπημένη κβαντομηχανική για τον υπολογισμό της δύναμης της μαύρης ενέργειας, θα πάρετε ένα εκπληκτικό αποτέλεσμα. Θα βρείτε πως η μαύρη ενέργεια είναι 10 εις την 120η φορές δυνατότερη από την τιμή που παρατηρούμε στην αστρονομία. Είναι ο αριθμός 1 με 120 μηδενικά από πίσω. Αυτός είναι ένας τόσο σοκαριστικά μεγάλος αριθμός, που είναι αδύνατο να το συλλάβει ο νους. Συχνά χαρακτηρίζουμε μεγάλους αριθμούς ως «αστρονομικούς». Εδώ ούτε αυτός ο όρος επαρκεί. Είναι μεγαλύτερος από οποιονδήποτε της αστρονομίας. Χίλιες τρισεκατομμύρια τρισεκατομμύρια τρισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερος από τον αριθμό των ατόμων σε ολόκληρο το διάστημα.
We don't know what dark energy is, but the best idea is that it's the energy of empty space itself, the energy of the vacuum. Now, if you use good old quantum mechanics to work out how strong dark energy should be, you get an absolutely astonishing result. You find that dark energy should be 10 to the power of 120 times stronger than the value we observe from astronomy. That's one with 120 zeroes after it. This is a number so mind-bogglingly huge that it's impossible to get your head around. We often use the word "astronomical" when we're talking about big numbers. Well, even that one won't do here. This number is bigger than any number in astronomy. It's a thousand trillion trillion trillion times bigger than the number of atoms in the entire universe.
Είναι μια κακή εκτίμηση. Μάλιστα, έχει αποκληθεί ως η χειρότερη πρόβλεψη στη φυσική, και αυτό είναι κάτι περισσότερο από θεωρητική περιέργεια. Αν η μαύρη ενέργεια ήταν έστω περίπου τόσο ισχυρή, το διάστημα θα καταστρεφόταν, θα ήταν αδύνατος ο σχηματισμός αστεριών και γαλαξιών, καθώς και η ύπαρξή μας. Επομένως, έχουμε το δεύτερο επικίνδυνο αριθμό: την ισχύ της μαύρης ενέργειας, η εξήγηση της οποίας απαιτεί ακόμα πιο εξαίρετο επίπεδο ακριβείας από αυτή του πεδίου Χιγκς. Σε αντίθεση με το πεδίο Χιγκς, αυτός ο αριθμος δεν έχει γνωστή εξήγηση.
So that's a pretty bad prediction. In fact, it's been called the worst prediction in physics, and this is more than just a theoretical curiosity. If dark energy were anywhere near this strong, then the universe would have been torn apart, stars and galaxies could not form, and we would not be here. So this is the second of those dangerous numbers, the strength of dark energy, and explaining it requires an even more fantastic level of fine-tuning than we saw for the Higgs field. But unlike the Higgs field, this number has no known explanation.
Ελπίζαμε πως ένας ολοκληρωμένος συνδυασμός της γενικής θεωρίας της σχετικότητας, της θεωρίας του σύμπαντος σε μεγάλες κλίμακες, με την κβαντομηχανική, τη θεωρία του διαστήματος σε μικρές κλίμακες, ίσως μας παρείχε μια λύση. Ο ίδιος ο Αϊνστάιν αφιέρωσε τα περισσότερα χρόνια του σε μια άκαρπη έρευνα για μια ενοποιημένη θεωρία της φυσικής και οι φυσικοί δουλεύουν πάνω σε αυτό από τότε.
The hope was that a complete combination of Einstein's general theory of relativity, which is the theory of the universe at grand scales, with quantum mechanics, the theory of the universe at small scales, might provide a solution. Einstein himself spent most of his later years on a futile search for a unified theory of physics, and physicists have kept at it ever since.
Μία πολλά υποσχόμενη υποψήφια θεωρία είναι η Θεωρία των Χορδών, όπου η βασική ιδέα είναι πως, αν εστιάσεις στα βασικά σωματίδια που συνθέτουν τον κόσμο μας, θα παρατηρούσες πως δεν είναι καν σωματίδια αλλά μικρές δονούμενες χορδές ενέργειας, με κάθε συχνότητα δόνησης να αντιστοιχεί σε διαφορετικό σωματίδιο - κάπως σαν τις μουσικές νότες σε μια χορδή κιθάρας.
One of the most promising candidates for a unified theory is string theory, and the essential idea is, if you could zoom in on the fundamental particles that make up our world, you'd see actually that they're not particles at all, but tiny vibrating strings of energy, with each frequency of vibration corresponding to a different particle, a bit like musical notes on a guitar string.
Είναι ένας τρόπος ιδιαίτερα κομψός, σχεδόν ποιητικός, να βλέπουμε τον κόσμο, αλλά έχει ένα καταστροφικό πρόβλημα. Προκύπτει πως η θεωρία των χορδών δεν είναι μια μοναδική θεωρία, αλλά μια ολόκληρη συλλογή από θεωρίες. Μάλιστα, έχει εκτιμηθεί πως υπάρχουν μεταξύ 10 με 500 διαφορετικές εκδοχές τέτοιων θεωριών,
So it's a rather elegant, almost poetic way of looking at the world, but it has one catastrophic problem. It turns out that string theory isn't one theory at all, but a whole collection of theories. It's been estimated, in fact, that there are 10 to the 500 different versions of string theory.
που κάθε μία περιγράφει ένα διαφορετικό σύμπαν, με διαφορετικούς νόμους φυσικής. Επικριτές λένε πως αυτό κάνει τη θεωρία αντιεπιστημονική. Δεν μπορείς να την αντικρούσεις. Άλλοι το έθεσαν αντίστροφα, λέγοντας πως ίσως αυτή η φανερή αποτυχία είναι ο μεγαλύτερος θρίαμβος της θεωρίας χορδών. Εάν όλα αυτά τα 10 με 500 διαφορετικά διαστήματα όντως υπάρχουν κάπου εκεί έξω, σε ένα μεγάλο πολυσύμπαν; Ξαφνικά, μπορούμε να αντιληφθούμε τις αλλόκοτα ακριβείς τιμές αυτών των δύο επικίνδυνων αριθμών. Στο μεγαλύτερο μέρος του πολυσύμπαντος η μαύρη ενέργεια είναι τόσο ισχυρή που το σύμπαν συντρίβεται ή το πεδίο Χιγκς είναι τόσο αδύναμο, που δε σχηματίζονται άτομα. Ζούμε σε ένα από τα μέρη του πολυσύμπαντος, όπου οι δύο αριθμοί είναι απλώς σωστοί. Ζούμε σε ένα Γκόντιλοκς σύμπαν.
Each one would describe a different universe with different laws of physics. Now, critics say this makes string theory unscientific. You can't disprove the theory. But others actually turned this on its head and said, well, maybe this apparent failure is string theory's greatest triumph. What if all of these 10 to the 500 different possible universes actually exist out there somewhere in some grand multiverse? Suddenly we can understand the weirdly fine-tuned values of these two dangerous numbers. In most of the multiverse, dark energy is so strong that the universe gets torn apart, or the Higgs field is so weak that no atoms can form. We live in one of the places in the multiverse where the two numbers are just right. We live in a Goldilocks universe.
Η ιδέα αυτή είναι εξαιρετικά αμφιλεγόμενη για προφανείς λόγους. Αν ακολουθήσουμε αυτόν τον τρόπο σκέψης, δε θα είμαστε ποτέ ικανοί να απαντήσουμε το ερώτημα «Γιατί υπάρχει κάτι αντί για τίποτα;» Στο μεγαλύτερο μέρος του πολυσύμπαντος υπάρχει το τίποτα και ζούμε σε ένα από τα λίγα μέρη όπου οι νόμοι της φυσικής επιτρέπουν να υπάρξει κάτι. Ακόμα χειρότερα, δε μπορεί να ελεγχθεί η ιδέα του πολυσύμπαντος. Δεν έχουμε πρόσβαση στα άλλα σύμπαντα, οπότε δεν υπάρχει τρόπος να γνωρίζουμε αν υφίστανται ή όχι.
Now, this idea is extremely controversial, and it's easy to see why. If we follow this line of thinking, then we will never be able to answer the question, "Why is there something rather than nothing?" In most of the multiverse, there is nothing, and we live in one of the few places where the laws of physics allow there to be something. Even worse, we can't test the idea of the multiverse. We can't access these other universes, so there's no way of knowing whether they're there or not.
Είμαστε σε μια ιδιαιτέρως απογοητευτική θέση. Αυτό δε σημαίνει πως δεν υπάρχει το πολυσύμπαν. Υπάρχουν και άλλοι πλανήτες, άλλα αστέρια και γαλαξίες, οπότε γιατί όχι και άλλα σύμπαντα; Το πρόβλημα είναι πως είναι σχεδόν απίθανο να μάθουμε ποτέ με σιγουριά. Η ιδέα του πολυσύμπαντος κυκλοφορεί εδώ και λίγο καιρό, αλλά, τελευταία, έχουμε αρχίσει να παίρνουμε τα πρώτα ισχυρά σημάδια πως αυτη η γραμμή σκέψης ίσως επιβεβαιωθεί. Παρά τις υψηλές προσδοκίες για τον πρώτο γύρο του επιταχυντή, αυτό που ψάχνουμε εκεί -- ψάχνουμε για νέες θεωρίες φυσικής: υπερσυμμετρία ή μεγάλες διαστάσεις, που θα μπορούσαν να εξηγήσουν την αλλόκοτα τέλεια τιμή του πεδίου Χιγκς. Όμως, παρά τις ελπίδες, ο επιταχυντής αποκάλυψε μια άγονη υποατομική έρημο, κατοικημένη μόνο από ένα μοναχικό μποζόνιο Χιγκς. Το πείραμά μου δημοσιεύτηκε σε πολλά ακαδημαϊκά άρθρα συμπεραίνοντας στο τέλος πως, δυστυχώς, δεν βρέθηκαν σημάδια μιας νέας φυσικής.
So we're in an extremely frustrating position. That doesn't mean the multiverse doesn't exist. There are other planets, other stars, other galaxies, so why not other universes? The problem is, it's unlikely we'll ever know for sure. Now, the idea of the multiverse has been around for a while, but in the last few years, we've started to get the first solid hints that this line of reasoning may get born out. Despite high hopes for the first run of the LHC, what we were looking for there -- we were looking for new theories of physics: supersymmetry or large extra dimensions that could explain this weirdly fine-tuned value of the Higgs field. But despite high hopes, the LHC revealed a barren subatomic wilderness populated only by a lonely Higgs boson. My experiment published paper after paper where we glumly had to conclude that we saw no signs of new physics.
Το διακύβευμα τώρα δε θα μπορούσε να είναι υψηλότερο. Το καλοκαίρι, ο επιταχυντής ξεκίνησε τη δεύτερη φάση λειτουργίας του με ενέργεια σχεδόν διπλάσια από αυτή που πετύχαμε στον πρώτο γύρο. Όλοι οι φυσικοί στοιχειωδών σωματιδίων αδημονούν απεγνωσμένα για σημάδια νέων σωματιδίων, μικρές μαύρες τρύπες, ή κάτι εντελώς απρόβλεπτο να προκύπτει από τις βίαιες συγκρούσεις στο Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων. Αν ναι, μπορούμε να συνεχίσουμε το μακρύ ταξίδι που ξεκίνησε ο Άλμπερτ Αϊνστάιν πριν από 100 χρόνια, προς μια βαθύτερη κατανόηση των νόμων της φύσης.
The stakes now could not be higher. This summer, the LHC began its second phase of operation with an energy almost double what we achieved in the first run. What particle physicists are all desperately hoping for are signs of new particles, micro black holes, or maybe something totally unexpected emerging from the violent collisions at the Large Hadron Collider. If so, then we can continue this long journey that began 100 years ago with Albert Einstein towards an ever deeper understanding of the laws of nature.
Ωστόσο, αν μέσα σε δύο με τρία χρόνια, όταν και ο επιταχυντής θα απενεργοποιηθεί για δεύτερη φορά, δε βρούμε τίποτα πέρα από το μποζόνιο Χιγκς, ίσως μπούμε σε μια νέα εποχή στη φυσική: μια εποχή που αδυνατούμε να εξηγήσουμε τα αλλόκοτα χαρακτηριστικά του σύμπαντος. Μια εποχή με ενδείξεις πως ζούμε σε ένα πολυσύμπαν που δυστυχώς παραμένει απρόσιτο σε εμάς. Μια εποχή που δε μπορούμε να απαντήσουμε στην ερώτηση: «Γιατί υπάρχει κάτι αντί του τίποτα;»
But if, in two or three years' time, when the LHC switches off again for a second long shutdown, we've found nothing but the Higgs boson, then we may be entering a new era in physics: an era where there are weird features of the universe that we cannot explain; an era where we have hints that we live in a multiverse that lies frustratingly forever beyond our reach; an era where we will never be able to answer the question, "Why is there something rather than nothing?"
Ευχαριστώ.
Thank you.
(Χειροκρότημα)
(Applause)
Μπρούνο Γκιουσάνι: Χάρι, αν και μόλις είπες πως η φυσική μπορεί να μην έχει μερικές απαντήσεις, θα ήθελα να σου υποβάλω δύο ερωτήσεις και η πρώτη είναι: οι κατασκευές σαν αυτή του επιταχυντή είναι έργο γενεών. Όπως ανέφερα όταν σε παρουσίαζα, ζούμε σε ένα κόσμο μικρής διάρκειας. Πώς σκέφτεσαι τόσο μακροπρόθεσμα, προβλέποντας για μια γενιά μετά, όταν κατασκευάζεις κάτι τόσο μεγάλο;
Bruno Giussani: Harry, even if you just said the science may not have some answers, I would like to ask you a couple of questions, and the first is: building something like the LHC is a generational project. I just mentioned, introducing you, that we live in a short-term world. How do you think so long term, projecting yourself out a generation when building something like this?
Χάρι Κλιφ: Ήμουν πολύ τυχερός που εντάχθηκα στο πείραμα του Μεγάλου Επιταχυντή το 2008, μόλις που είχε αρχίσει, όταν μερικοί από την ομάδα μου δουλεύουν σε αυτό για τρεις δεκαετίες, όλη τους την καριέρα σε μια μηχανή. Nομίζω πως οι πρώτες συζητήσεις για τον επιταχυντή έγιναν το 1976, ξεκινώντας το σχεδιασμό της μηχανής χωρίς την τεχνολογία που ξέρεις πως θα χρειαστείς για την κατασκευή. Η υπολογιστική δύναμη δεν υπήρχε στις αρχές του '90, όταν ξεκίνησε ο σοβαρός σχεδιασμός. Για έναν από τους μεγάλους ανιχνευτές των συγκρούσεων, δεν πίστευαν πως υπήρχε τεχνολογία που θα ήταν ανθεκτική στη ραδιενέργεια μέσα στον επιταχυντή. Υπήρξε μια ποσότητα μολύβδου στη μέση του αντικειμένου με κάποιους εξωτερικούς ανιχνευτές, αλλά κατόπιν εξελιχθήκαμε τεχνολογικά. Πρέπει να βασίζεσαι στην ανθρώπινη ευφυΐα για τη λύση των προβλημάτων, κάτι που ίσως συμβεί μετά από δεκαετίες.
Harry Cliff: I was very lucky that I joined the experiment I work on at the LHC in 2008, just as we were switching on, and there are people in my research group who have been working on it for three decades, their entire careers on one machine. So I think the first conversations about the LHC were in 1976, and you start planning the machine without the technology that you know you're going to need to be able to build it. So the computing power did not exist in the early '90s when design work began in earnest. One of the big detectors which record these collisions, they didn't think there was technology that could withstand the radiation that would be created in the LHC, so there was basically a lump of lead in the middle of this object with some detectors around the outside, but subsequently we have developed technology. So you have to rely on people's ingenuity, that they will solve the problems, but it may be a decade or more down the line.
Μπ.Γκ: Η Κίνα ανακοίνωσε πριν δύο ή τρεις εβδομάδες ότι σκοπεύει να κατασκευάσει έναν υπερεπιταχυντή διπλάσιο του τωρινού. Αναρωτιόμουν πώς εσύ και οι συνάδελφοί σου υποδεχτήκατε τα νέα.
BG: China just announced two or three weeks ago that they intend to build a supercollider twice the size of the LHC. I was wondering how you and your colleagues welcome the news.
Χ.Κ.:Το μέγεθος δεν είναι το παν, Μπρούνο. Μ.Γ.: Είμαι σίγουρος.
HC: Size isn't everything, Bruno. BG: I'm sure. I'm sure.
(Γέλια)
(Laughter)
Ακούγεται αστείο να το λέει ένας φυσικός σωματιδίων. Αλλά σοβαρά, είναι φανταστικά νέα. Η κατασκευή μιας μηχανής σαν το Μεγάλο Επιταχυντή απαιτεί τη συμβολή πόρων από όλες τις χώρες παγκοσμίως. Κανείς δεν μπορεί να κατασκευάσει μια τόσο μεγάλη μηχανή, εκτός ίσως της Κίνας, που μπορεί να κινητοποιήσει μεγάλες ποσότητες πόρων, εργατικού δυναμικού και κεφαλαίου. Είναι, όντως, καλά νέα. Αυτό που σχεδιάζουν είναι η κατασκευή μιας μηχανής που θα μελετά το μποζόνιο Χιγκς παρέχοντας, ίσως, ενδείξεις για το αν αυτές οι νέες ιδέες, όπως η υπερσυμμετρία, υπάρχουν - είναι καλά νέα για τη φυσική.
It sounds funny for a particle physicist to say that. But I mean, seriously, it's great news. So building a machine like the LHC requires countries from all over the world to pool their resources. No one nation can afford to build a machine this large, apart from maybe China, because they can mobilize huge amounts of resources, manpower and money to build machines like this. So it's only a good thing. What they're really planning to do is to build a machine that will study the Higgs boson in detail and could give us some clues as to whether these new ideas, like supersymmetry, are really out there, so it's great news for physics, I think.
Μ.Γ.: Χάρι, ευχαριστώ. Χ.Κ: Ευχαριστώ πολύ. (Χειροκρότημα)
BG: Harry, thank you. HC: Thank you very much. (Applause)