Υπάρχει κάτι στη φυσική που με ενοχλεί πολύ από τότε που ήμουν μικρό παιδί. Σχετίζεται με μια ερώτηση που κάνουν οι επιστήμονες εδώ και σχεδόν 100 χρόνια, χωρίς απάντηση. Πώς τα μικρότερα αντικείμενα στη φύση, τα σωματίδια του κβαντικού κόσμου, σχετίζονται με τα μεγαλύτερα πράγματα στη φύση - τους πλανήτες και τα αστέρια και τους γαλαξίες που συγκρατούνται μεταξύ τους με τη βαρύτητα;
There is something about physics that has been really bothering me since I was a little kid. And it's related to a question that scientists have been asking for almost 100 years, with no answer. How do the smallest things in nature, the particles of the quantum world, match up with the largest things in nature -- planets and stars and galaxies held together by gravity?
Σαν παιδί, προβληματιζόμουν με ερωτήσεις σαν κι αυτή. Έπαιζα με μικροσκόπια και ηλεκτρομαγνήτες, και διάβαζα για τις δυνάμεις του μικρόκοσμου και για την κβαντομηχανική, και θαύμαζα το πόσο καλά αυτή η περιγραφή ταίριαζε με τις παρατηρήσεις μας. Μετά κοίταζα τα αστέρια, και διάβαζα για το πόσο καλά κατανοούμε τη βαρύτητα, και σκεφτόμουν ότι, φυσικά, θα πρέπει να υπάρχει ένας κομψός τρόπος που αυτά τα συστήματα συνδέονται. Αλλά δεν υπάρχει. Και τα βιβλία λένε, ναι, καταλαβαίνουμε πολλά για αυτά τα δύο θέματα χωριστά, αλλά όταν προσπαθήσουμε να τα συνδέσουμε μαθηματικώς, όλα καταρρέουν.
As a kid, I would puzzle over questions just like this. I would fiddle around with microscopes and electromagnets, and I would read about the forces of the small and about quantum mechanics and I would marvel at how well that description matched up to our observation. Then I would look at the stars, and I would read about how well we understand gravity, and I would think surely, there must be some elegant way that these two systems match up. But there's not. And the books would say, yeah, we understand a lot about these two realms separately, but when we try to link them mathematically, everything breaks.
Και για 100 χρόνια, καμία από τις ιδέες μας για το πως να λύσουμε αυτήν την καταστροφή στη φυσική δεν έχει αποδειχθεί. Και για τον μικρούλη, περίεργο και προβληματισμένο Τζέιμς, αυτή ήταν μια απολύτως απογοητευτική απάντηση.
And for 100 years, none of our ideas as to how to solve this basically physics disaster, has ever been supported by evidence. And to little old me -- little, curious, skeptical James -- this was a supremely unsatisfying answer.
Είμαι, λοιπόν, ακόμα εκείνο το σκεπτικιστικό παιδάκι. Πάμε τώρα στο Δεκέμβρη του 2015, όταν βρίσκομαι στο επίκεντρο της ανατροπής των νόμων της φυσικής. Όλα ξεκίνησαν όταν εμείς στο CERN είδαμε κάτι ενδιαφέρον στα δεδομένα μας: το ίχνος ενός καινούριου σωματιδίου, την υποψία μιας πιθανόν ασυνήθιστης απάντησης σε αυτήν την ερώτηση.
So, I'm still a skeptical little kid. Flash-forward now to December of 2015, when I found myself smack in the middle of the physics world being flipped on its head. It all started when we at CERN saw something intriguing in our data: a hint of a new particle, an inkling of a possibly extraordinary answer to this question.
Πιστεύω ότι παραμένω ένας μικρός σκεπτικιστής, αλλά είμαι και κυνηγός σωματιδίων τώρα. Είμαι φυσικός στο Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων του CERN, το μεγαλύτερο επιστημονικό πείραμα που έχει ποτέ κατασκευαστεί. Είναι ένα τούνελ 27 χιλιομέτρων στα σύνορα Γαλλίας και Ελβετίας, θαμμένο 100 μέτρα κάτω από την επιφάνεια. Και σε αυτό το τούνελ χρησιμοποιούμε υπεραγώγιμους μαγνήτες πιο κρύους από το μακρινό διάστημα για να επιταχύνουμε πρωτόνια σχεδόν στην ταχύτητα του φωτός, και να τα συγκρούουμε μεταξύ τους εκατομμύρια φορές ανά δευτερόλεπτο, συλλέγοντας τα απομεινάρια αυτών των συγκρούσεων για να ψάξουμε για νέα, ανεξερεύνητα στοιχειώδη σωματίδια. Ο σχεδιασμός και η κατασκευή του χρειάστηκαν δεκαετίες δουλειάς χιλιάδων φυσικών από όλον τον κόσμο, και το καλοκαίρι του 2015 δουλεύαμε ακούραστα για να λειτουργήσουμε τον LHC στην υψηλότερη ενέργεια που οι άνθρωποι έχουν ποτέ χρησιμοποιήσει σε επιταχυντή σωματιδίων.
So I'm still a skeptical little kid, I think, but I'm also now a particle hunter. I am a physicist at CERN's Large Hadron Collider, the largest science experiment ever mounted. It's a 27-kilometer tunnel on the border of France and Switzerland buried 100 meters underground. And in this tunnel, we use superconducting magnets colder than outer space to accelerate protons to almost the speed of light and slam them into each other millions of times per second, collecting the debris of these collisions to search for new, undiscovered fundamental particles. Its design and construction took decades of work by thousands of physicists from around the globe, and in the summer of 2015, we had been working tirelessly to switch on the LHC at the highest energy that humans have ever used in a collider experiment.
Η υψηλότερη ενέργεια είναι σημαντική, διότι για τα σωματίδια υπάρχει η ισοδυναμία μεταξύ ενέργειας και μάζας του σωματιδίου, και η μάζα είναι απλά ένας αριθμός που έβαλε εκεί η φύση. Για να βρούμε νέα σωματίδια, πρέπει να φτάσουμε αυτούς τους μεγαλύτερους αριθμούς. Έτσι χρειαζόμαστε μεγαλύτερο επιταχυντή υψηλότερης ενέργειας, και ο μεγαλύτερος, υψηλότερης ενέργειας επιταχυντής στον κόσμο είναι ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων. Και τότε, συγκρούουμε πρωτόνια τετράκις εκατομμύρια φορές, και συλλέγουμε πολύ αργά αυτά τα δεδομένα για μήνες και μήνες. Και τότε νέα σωματίδια μπορεί να εμφανιστούν στα δεδομένα μας ως κορυφές - μικρές αποκλίσεις από αυτό που θα περιμέναμε, μικρές ομάδες δεδομένων που κάνουν μια ομαλή γραμμή όχι και τόσο ομαλή. Για παράδειγμα, αυτή η κορυφή, μετά από μήνες καταγραφής δεδομένων το 2012, οδήγησε στην ανακάλυψη του σωματιδίου Χιγκς -του μποζονίου Χιγκς- και σε ένα βραβείο Νόμπελ για την επιβεβαίωση της ύπαρξής του.
Now, higher energy is important because for particles, there is an equivalence between energy and particle mass, and mass is just a number put there by nature. To discover new particles, we need to reach these bigger numbers. And to do that, we have to build a bigger, higher energy collider, and the biggest, highest energy collider in the world is the Large Hadron Collider. And then, we collide protons quadrillions of times, and we collect this data very slowly, over months and months. And then new particles might show up in our data as bumps -- slight deviations from what you expect, little clusters of data points that make a smooth line not so smooth. For example, this bump, after months of data-taking in 2012, led to the discovery of the Higgs particle -- the Higgs boson -- and to a Nobel Prize for the confirmation of its existence.
Αυτή η ενεργειακή μετάβαση το 2015 ήταν η καλύτερή μας ευκαιρία ως είδος για να ανακαλύψουμε νέα σωματίδια, νέες απαντήσεις σε αυτές τις μακροχρόνιες ερωτήσεις, διότι ήταν σχεδόν η διπλάσια ενέργεια από αυτή που χρησιμοποιήσαμε όταν ανακαλύψαμε το μποζόνιο Χιγκς. Πολλοί από τους συναδέλφους μου είχαν δουλέψει μια ζωή για αυτή τη στιγμή, και, ειλικρινά, για το μικρό περίεργο εαυτό μου, αυτή ήταν η στιγμή που περίμενα μια ζωή. Το 2015 ήταν, λοιπόν, καιρός δράσης.
This jump up in energy in 2015 represented the best chance that we as a species had ever had of discovering new particles -- new answers to these long-standing questions, because it was almost twice as much energy as we used when we discovered the Higgs boson. Many of my colleagues had been working their entire careers for this moment, and frankly, to little curious me, this was the moment I'd been waiting for my entire life. So 2015 was go time.
Τον Ιούνιο του 2015, λοιπόν, ο LHC μπήκε πάλι σε λειτουργία. Όλοι οι συνεργάτες κρατούσαμε την ανάσα και τρώγαμε τα νύχια, μέχρι που επιτέλους είδαμε τις πρώτες συγκρούσεις πρωτονίων στη ψηλότερη ενέργεια που είχε επιτευχθεί ποτέ. Χειροκροτήματα, σαμπάνιες, γιορτή. Αυτό ήταν ένα ορόσημο για την επιστήμη, και δεν είχαμε ιδέα τι θα βρίσκαμε σε αυτά τα ολόφρεσκα δεδομένα. Και μετά από λίγες εβδομάδες είδαμε μια κορυφή. Δεν ήταν πολύ μεγάλη κορυφή. Αρκετά μεγάλη όμως για να σηκωθούν τα φρύδια μας, αλλά σε κλίμακα από το 1 ως το 10 ανασηκώματος φρυδιών, όπου το 10 είναι για την ανακάλυψη νέου σωματιδίου, αυτό το ανασήκωμα ήταν στο 4.
So June 2015, the LHC is switched back on. My colleagues and I held our breath and bit our fingernails, and then finally we saw the first proton collisions at this highest energy ever. Applause, champagne, celebration. This was a milestone for science, and we had no idea what we would find in this brand-new data. And then a few weeks later, we found a bump. It wasn't a very big bump, but it was big enough to make you raise your eyebrow. But on a scale of one to 10 for eyebrow raises, if 10 indicates that you've discovered a new particle, this eyebrow raise is about a four.
(Γέλια)
(Laughter)
Αφιέρωσα ώρες, μέρες, εβδομάδες, σε κρυφές συναντήσεις, συζητώντας με τους συναδέλφους για αυτή τη μικρή κορυφή, τσιμπώντας και σπρώχνοντάς την με τα αδίστακτα πειραματικά εργαλεία μας για να δούμε εάν θα μπορούσε να αντέξει τις δοκιμασίες. Αλλά ακόμα και μετά από μήνες πυρετώδους δουλειάς που κοιμόμασταν στα γραφεία μας και δεν πηγαίναμε σπίτι, με ζαχαρωτά για δείπνο, και καφέ με τον κουβά, -οι φυσικοί είναι μηχανές που μετατρέπουν τον καφέ σε διαγράμματα-
I spent hours, days, weeks in secret meetings, arguing with my colleagues over this little bump, poking and prodding it with our most ruthless experimental sticks to see if it would withstand scrutiny. But even after months of working feverishly -- sleeping in our offices and not going home, candy bars for dinner, coffee by the bucketful -- physicists are machines for turning coffee into diagrams --
(Γέλια)
(Laughter)
αυτή η μικρή κορυφή δεν έφευγε. Μετά από λίγους μήνες, λοιπόν, παρουσιάσαμε αυτή τη μικρή κορυφή στον κόσμο με ένα ξεκάθαρο μήνυμα: αυτή η μικρή κορυφή έχει ενδιαφέρον, αλλά δεν είναι καθοριστική, οπότε ας την προσέχουμε όσο συλλέγουμε κι άλλα δεδομένα. Προσπαθούσαμε, λοιπόν, να είμαστε πολύ χαλαροί για αυτό.
This little bump would not go away. So after a few months, we presented our little bump to the world with a very clear message: this little bump is interesting but it's not definitive, so let's keep an eye on it as we take more data. So we were trying to be extremely cool about it.
Ο κόσμος παρ' όλα αυτά το άρπαξε. Τα μέσα το λάτρεψαν. Ο κόσμος έλεγε ότι τους θυμίζει τη μικρή κορυφή που φάνηκε στην πορεία προς την ανακάλυψη του μποζονίου Χιγκς. Ακόμα καλύτερα, οι θεωρητικοί συνάδελφοί μου, -λατρεύω τους θεωρητικούς συναδέλφους μου- οι θεωρητικοί συνάδελφοί μου έγραψαν 500 δημοσιεύσεις για αυτή τη μικρή κορυφή.
And the world ran with it anyway. The news loved it. People said it reminded them of the little bump that was shown on the way toward the Higgs boson discovery. Better than that, my theorist colleagues -- I love my theorist colleagues -- my theorist colleagues wrote 500 papers about this little bump.
(Γέλια)
(Laughter)
Ο κόσμος των στοιχειωδών σωματιδίων είχε αναποδογυρίσει. Αλλά τι είχε αυτή η συγκεκριμένη κορυφή που αναστάτωσε ομαδικά χιλιάδες φυσικούς; Αυτή η μικρή κορυφή ήταν μοναδική. Αυτή η μικρή κορυφή υποδείκνυε ότι βλέπαμε έναν απροσδόκητα μεγάλο αριθμό συγκρούσεων των οποίων τα απομεινάρια αποτελούνταν μόνο από δύο φωτόνια, από δύο σωματίδια φωτός, και αυτό είναι σπάνιο.
The world of particle physics had been flipped on its head. But what was it about this particular bump that caused thousands of physicists to collectively lose their cool? This little bump was unique. This little bump indicated that we were seeing an unexpectedly large number of collisions whose debris consisted of only two photons, two particles of light. And that's rare.
Οι συγκρούσεις σωματιδίων δεν είναι σαν τις οδικές συγκρούσεις, έχουν άλλους κανόνες. Όταν συγκρούονται σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός, αναλαμβάνει ο κβαντικός κόσμος. Στον κβαντικό κόσμο αυτά τα δύο σωματίδια μπορούν για λίγο να δημιουργήσουν ένα νέο σωματίδιο που ζει για ένα μικρό κλάσμα του δευτερολέπτου, πριν διασπασθεί σε άλλα σωμάτια που χτυπούν τον ανιχνευτή μας. Σκεφτείτε μια οδική σύγκρουση όπου τα αυτοκίνητα εξαφανίζονται τη στιγμή της σύγκρουσης, ένα ποδήλατο εμφανίζεται στη θέση τους, (Γέλια)
Particle collisions are not like automobile collisions. They have different rules. When two particles collide at almost the speed of light, the quantum world takes over. And in the quantum world, these two particles can briefly create a new particle that lives for a tiny fraction of a second before splitting into other particles that hit our detector. Imagine a car collision where the two cars vanish upon impact, a bicycle appears in their place -- (Laughter) And then that bicycle explodes into two skateboards,
και μετά αυτό το ποδήλατο εκρήγνυται σε δύο σκέιτμπορντ, τα οποία χτυπούν τον ανιχνευτή μας. (Γέλια)
which hit our detector. (Laughter)
Όχι κυριολεκτικά. Είναι πολύ ακριβοί.
Hopefully, not literally. They're very expensive.
Περιπτώσεις που μόνο δύο φωτόνια προσπίπτουν στον ανιχνευτή μας είναι πολύ σπάνιες. Και εξαιτίας των ξεχωριστών κβαντικών ιδιοτήτων των φωτονίων, μόνο ένας μικρός αριθμός πιθανών, νέων σωματιδίων -των ποδηλάτων της ιστορίας μας- μπορεί να γεννήσουν μόνο δύο φωτόνια. Αλλά η μία από αυτές τις δύο επιλογές είναι τεράστια, και σχετίζεται με αυτή τη μακροχρόνια ερώτηση που με ενοχλούσε όταν ήμουν ένα μικρό παιδάκι, σχετικά με τη βαρύτητα.
Events where only two photons hit out detector are very rare. And because of the special quantum properties of photons, there's a very small number of possible new particles -- these mythical bicycles -- that can give birth to only two photons. But one of these options is huge, and it has to do with that long-standing question that bothered me as a tiny little kid, about gravity.
Ίσως να θεωρείτε τη βαρύτητα πολύ ισχυρή, αλλά στην πραγματικότητα είναι απίστευτα ασθενής μπροστά στις άλλες δυνάμεις της φύσης. Μπορώ για λίγο να νικήσω τη βαρύτητα όταν πηδάω, αλλά δεν μπορώ να βγάλω ένα πρωτόνιο από το χέρι μου. Η ένταση της βαρύτητας σε σχέση με τις άλλες δυνάμεις της φύσης; Είναι 10 εις τη μείον 39. Αυτό είναι ένα δεκαδικό με 39 ψηφία στο δεκαδικό του μέρος.
Gravity may seem super strong to you, but it's actually crazily weak compared to the other forces of nature. I can briefly beat gravity when I jump, but I can't pick a proton out of my hand. The strength of gravity compared to the other forces of nature? It's 10 to the minus 39. That's a decimal with 39 zeros after it.
Ακόμα χειρότερα, όλες οι άλλες γνωστές δυνάμεις της φύσης περιγράφονται τέλεια από το λεγόμενο Καθιερωμένο Πρότυπο, που είναι η καλύτερη περιγραφή της φύσης που έχουμε σε μικρότερες κλίμακες και ειλικρινά ένα από τα καλύτερα επιτεύγματα της ανθρωπότητας - εκτός από τη βαρύτητα, η οποία απουσιάζει από το Καθιερωμένο Πρότυπο. Είναι τρελό. Είναι λες και το μεγαλύτερο μέρος της βαρύτητας έχει εξαφανιστεί. Νιώθουμε ένα μέρος της, μα που είναι η υπόλοιπη; Κανείς δεν ξέρει.
Worse than that, all of the other known forces of nature are perfectly described by this thing we call the Standard Model, which is our current best description of nature at its smallest scales, and quite frankly, one of the most successful achievements of humankind -- except for gravity, which is absent from the Standard Model. It's crazy. It's almost as though most of gravity has gone missing. We feel a little bit of it, but where's the rest of it? No one knows.
Αλλά μια θεωρητική εξήγηση προτείνει μια τρελή λύση. Εσείς κι εγώ -ακόμα κι εσείς εκεί πίσω - ζούμε σε τρεις χωρικές διαστάσεις. Ελπίζω αυτή να είναι μια μη-αμφιλεγόμενη δήλωση.
But one theoretical explanation proposes a wild solution. You and I -- even you in the back -- we live in three dimensions of space. I hope that's a non-controversial statement.
(Γέλια)
(Laughter)
Όλα τα γνωστά σωματίδια επίσης ζουν στις τρεις διαστάσεις του χώρου. Στην πραγματικότητα, ένα σωματίδιο είναι απλά άλλο ένα όνομα για μια διέγερση στο τριδιάστατο πεδίο· μια τοπική φουσκάλα στο χώρο. Πιο σημαντικά, στα μαθηματικά που χρησιμοποιούμε για να τα περιγράψουμε όλα αυτά θεωρούμε ότι υπάρχουν μόνο τρεις χωρικές διαστάσεις. Τα μαθηματικά είναι μαθηματικά, μπορούμε να τα χειριστούμε όπως θέλουμε. Κάποιοι πειραματίζονται με επιπλέον χωρικές διαστάσεις εδώ και πολύ καιρό, αλλά ήταν πάντα μια αφηρημένη μαθηματική έννοια. Θέλω να πω, κοιτάξτε γύρω σας -εσείς εκεί πίσω, κοιτάξτε γύρω- είναι προφανές ότι υπάρχουν μόνο τρεις χωρικές διαστάσεις.
All of the known particles also live in three dimensions of space. In fact, a particle is just another name for an excitation in a three-dimensional field; a localized wobbling in space. More importantly, all the math that we use to describe all this stuff assumes that there are only three dimensions of space. But math is math, and we can play around with our math however we want. And people have been playing around with extra dimensions of space for a very long time, but it's always been an abstract mathematical concept. I mean, just look around you -- you at the back, look around -- there's clearly only three dimensions of space.
Αν όμως αυτό δεν είναι αλήθεια; Αν η επιπλέον βαρύτητα διαρρέει σε μια επιπλέον χωρική διάσταση που είναι αόρατη σε σας και σε μένα; Μήπως η βαρύτητα είναι τόσο ισχυρή όσο οι υπόλοιπες δυνάμεις εάν μπορούσατε να τη δείτε σε αυτήν την επιπλέον χωρική διάσταση, και αυτό που βιώνουμε είναι μόνο ένα μικρό κομμάτι αυτής της βαρύτητας που την κάνει να φαίνεται πολύ ασθενής; Εάν αυτό ήταν αλήθεια, θα έπρεπε να επεκτείνουμε το Καθιερωμένο Πρότυπο των σωματιδίων για να συμπεριλάβουμε ένα ακόμα σωματίδιο, ένα υπερδιάστατο βαρυτικό σωματίδιο, ένα ξεχωριστό βαρυτόνιο το οποίο ζει σε επιπλέον χωρικές διαστάσεις.
But what if that's not true? What if the missing gravity is leaking into an extra-spatial dimension that's invisible to you and I? What if gravity is just as strong as the other forces if you were to view it in this extra-spatial dimension, and what you and I experience is a tiny slice of gravity make it seem very weak? If this were true, we would have to expand our Standard Model of particles to include an extra particle, a hyperdimensional particle of gravity, a special graviton that lives in extra-spatial dimensions.
Βλέπω το ύφος στα πρόσωπά σας. Θα έπρεπε να με ρωτήσετε, «Πώς στο καλό θα εξετάσουμε αυτήν την τρελή ιδέα επιστημονικής φαντασίας, έτσι όπως είμαστε κολλημένοι στις τρεις διαστάσεις;» Με τον ίδιο τρόπο όπως πάντα, με το να συγκρούουμε δύο πρωτόνια,
I see the looks on your faces. You should be asking me the question, "How in the world are we going to test this crazy, science fiction idea, stuck as we are in three dimensions?" The way we always do,
(Γέλια)
by slamming together two protons --
τόσο δυνατά που η σύγκρουση να διαχέεται σε όσες επιπλέον χωρικές διαστάσεις μπορεί να υπάρχουν, δημιουργώντας στιγμιαία αυτό το υπερδιάσταστο βαρυτόνιο το οποίο πηδάει πίσω στις τρεις διαστάσεις του LHC και φτύνει δύο φωτόνια, δύο σωματίδια φωτός. Και αυτό το υποθετικό υπερδιάστατο βαρυτόνιο είναι ένα από τα μόνα πιθανά, υποθετικά νεά σωματίδια που να έχει τις ξεχωριστές κβαντικές ιδιότητες, και θα μπορούσε να δώσει τη μικρή μας διφωτονική κορυφή.
(Laughter) Hard enough that the collision reverberates into any extra-spatial dimensions that might be there, momentarily creating this hyperdimensional graviton that then snaps back into the three dimensions of the LHC and spits off two photons, two particles of light. And this hypothetical, extra-dimensional graviton is one of the only possible, hypothetical new particles that has the special quantum properties that could give birth to our little, two-photon bump.
Η πιθανότητα, λοιπόν, να εξηγήσουμε τα μυστήρια της βαρύτητας και να ανακαλύψουμε επιπλέον χωρικές διαστάσεις - ίσως τώρα να παίρνετε μια αίσθηση του γιατί χιλιάδες σπασίκλες φυσικοί συλλογικά έχασαν την ψυχραιμία τους εξαιτίας της μικρής μας διφωτονικής κορυφής. Μια τέτοια ανακάλυψη θα μπορούσε να ξαναγράψει όλα τα βιβλία. Αλλά θυμηθείτε, το μήνυμα από εμάς τους πειραματικούς που δουλεύαμε πάνω σε αυτό εκείνον τον καιρό ήταν ξεκάθαρο: χρειαζόμαστε κι άλλα δεδομένα. Με περισσότερα δεδομένα η μικρή κορυφή θα μεταμορφωθεί σε ένα ωραίο, φρέσκο βραβείο Νόμπελ,
So, the possibility of explaining the mysteries of gravity and of discovering extra dimensions of space -- perhaps now you get a sense as to why thousands of physics geeks collectively lost their cool over our little, two-photon bump. A discovery of this type would rewrite the textbooks. But remember, the message from us experimentalists that actually were doing this work at the time, was very clear: we need more data. With more data, the little bump will either turn into a nice, crisp Nobel Prize --
(Γέλια)
(Laughter)
ή τα επιπλέον δεδομένα θα γεμίσουν το χώρο γύρω από την κορυφή και θα την μετατρέψουν σε μια ωραία, ομαλή γραμμή.
Or the extra data will fill in the space around the bump and turn it into a nice, smooth line.
Πήραμε, λοιπόν, κι άλλα δεδομένα, και με τα πενταπλάσια δεδομένα, αρκετούς μήνες αργότερα, η μικρή μας κορυφή μετατράπηκε σε μια ομαλή γραμμή. Τα μέσα μίλαγαν για «τεράστια απογοήτευση», για «ξεθωριασμένες ελπίδες», και για σωματιδιακούς φυσικούς «σε θλίψη». Από τον τόνο της δημοσιογραφικής κάλυψης, θα νομίζατε ότι αποφασίσαμε να σβήσουμε τον LHC και να πάμε σπίτι.
So we took more data, and with five times the data, several months later, our little bump turned into a smooth line. The news reported on a "huge disappointment," on "faded hopes," and on particle physicists "being sad." Given the tone of the coverage, you'd think that we had decided to shut down the LHC and go home.
(Γέλια)
(Laughter)
Αλλά δεν το κάναμε αυτό. Γιατί δεν το κάναμε; Εννοώ ότι αν δεν ανακάλυψα ένα σωματίδιο -και όντως δεν ανακάλυψα- αν δεν ανακάλυψα ένα σωματίδιο, γιατί είμαι εδώ και σας μιλάω; Γιατί δεν έσκυψα το κεφάλι μου από ντροπή και δεν πήγα στο σπίτι μου;
But that's not what we did. But why not? I mean, if I didn't discover a particle -- and I didn't -- if I didn't discover a particle, why am I here talking to you? Why didn't I just hang my head in shame and go home?
Οι σωματιδιακοί φυσικοί είναι εξερευνητές. Και σε μεγάλο βαθμό αυτό που κάνουμε είναι χαρτογράφηση. Να το θέσω έτσι: ξεχάστε τον LHC για λίγο. Φανταστείτε ότι είστε εξερευνητές του διαστήματος, φτάνετε σε ένα μακρινό πλανήτη ψάχνοντας για εξωγήινους. Ποια είναι η πρώτη σας δουλειά; Κάνετε το γύρο του πλανήτη, προσγειώνεστε, ψάχνετε μεγάλες, εμφανείς ενδείξεις ζωής, και στέλνετε αναφορά πίσω στη βάση σας. Σε αυτή τη φάση είμαστε τώρα. Ρίξαμε μια πρώτη ματιά στον LHC για νέα, μεγάλα, εύκολα στην αναγνώριση σωματίδια, και μπορούμε να αναφέρουμε ότι αυτά δεν υπάρχουν. Είδαμε μια περίεργη εξωγήινη κορυφή σε ένα μακρινό βουνό, αλλά αφού πλησιάσαμε, είδαμε ότι ήταν απλά βράχος.
Particle physicists are explorers. And very much of what we do is cartography. Let me put it this way: forget about the LHC for a second. Imagine you are a space explorer arriving at a distant planet, searching for aliens. What is your first task? To immediately orbit the planet, land, take a quick look around for any big, obvious signs of life, and report back to home base. That's the stage we're at now. We took a first look at the LHC for any new, big, obvious-to-spot particles, and we can report that there are none. We saw a weird-looking alien bump on a distant mountain, but once we got closer, we saw it was a rock.
Και τότε τι κάνουμε; Απλώς τα παρατάμε και πετάμε πίσω; Για κανένα λόγο· θα ήμασταν απαίσιοι επιστήμονες αν το κάναμε. Όχι, περνάμε τις επόμενες δεκαετίες εξερευνώντας, χαρτογραφώντας το έδαφος, κοσκινίζοντας την άμμο με ένα μηχάνημα ακριβείας, γυρίζοντας κάθε πέτρα, τρυπώντας το έδαφος. Νέα σωματίδια μπορεί να εμφανιστούν αμέσως ως μεγάλες, εμφανείς κορυφές, ή μπορεί να αποκαλυφθούν μόνο μετά από χρόνια καταγραφής δεδομένων.
But then what do we do? Do we just give up and fly away? Absolutely not; we would be terrible scientists if we did. No, we spend the next couple of decades exploring, mapping out the territory, sifting through the sand with a fine instrument, peeking under every stone, drilling under the surface. New particles can either show up immediately as big, obvious-to-spot bumps, or they can only reveal themselves after years of data taking.
Η ανθρωπότητα μόλις άρχισε την εξερεύνηση στον LHC σε αυτήν την υψηλή ενέργεια, και έχουμε ακόμα πολύ ψάξιμο. Εάν όμως, ακόμα και μετά από 10 ή 20 χρόνια, δεν βρούμε καινούρια σωματίδια; Τότε χτίζουμε ένα ακόμα μεγαλύτερο μηχάνημα. (Γέλια)
Humanity has just begun its exploration at the LHC at this big high energy, and we have much searching to do. But what if, even after 10 or 20 years, we still find no new particles? We build a bigger machine. (Laughter)
Ψάχνουμε σε υψηλότερες ενέργειες. Ψάχνουμε σε υψηλότερες ενέργειες. Ο σχεδιασμός είναι σε εξέλιξη για ένα τούνελ 100 χιλιομέτρων, θα συγκρούονται σωματίδια σε δεκαπλάσια ενέργεια από του LHC. Δεν αποφασίζουμε που τοποθετεί η φύση νέα σωματίδια. Αποφασίζουμε μόνο να συνεχίσουμε την εξερεύνηση. Εάν, ακόμα και με το τούνελ των 100 χιλιομέτρων, ή ένα τούνελ 500 χιλιομέτρων, ή έναν επιταχυντή 10.000 χιλιομέτρων αιωρούμενο στο διάστημα μεταξύ Γης και Σελήνης, δε βρούμε καθόλου νέα σωματίδια; Τότε μάλλον διεξάγουμε τη σωματιδιακή φυσική λάθος.
We search at higher energies. We search at higher energies. Planning is already underway for a 100-kilometer tunnel that will collide particles at 10 times the energy of the LHC. We don't decide where nature places new particles. We only decide to keep exploring. But what if, even after a 100-kilometer tunnel or a 500-kilometer tunnel or a 10,000-kilometer collider floating in space between the Earth and the Moon, we still find no new particles? Then perhaps we're doing particle physics wrong.
(Γέλια)
(Laughter)
Ίσως χρειαστεί να αναθεωρήσουμε. Ίσως χρειαζόμαστε περισσότερους πόρους, τεχνολογία, τεχνογνωσία, από ό,τι έχουμε τώρα. Ήδη χρησιμοποιούμε τεχνητή νοημοσύνη και τεχνικές μηχανικής μάθησης σε τμήματα του LHC, αλλά φανταστείτε ένα πείραμα σωματιδιακής φυσικής χρησιμοποιώντας τόσο εξειδικευμένους αλγορίθμους που να μπορεί να μάθει μόνο του πώς να ανακαλύπτει ένα υπερδιάστατο βαρυτόνιο.
Perhaps we need to rethink things. Maybe we need more resources, technology, expertise than what we currently have. We already use artificial intelligence and machine learning techniques in parts of the LHC, but imagine designing a particle physics experiment using such sophisticated algorithms that it could teach itself to discover a hyperdimensional graviton. But what if?
Η τελική ερώτηση: εάν ακόμα και η τεχνητή νοημοσύνη δε μπορεί να βοηθήσει να βρούμε τις απαντήσεις; Εάν αυτές οι ανοιχτές για αιώνες ερωτήσεις είναι προορισμένες να παραμείνουν αναπάντητες στο μέλλον; Εάν αυτά που με απασχολούσαν από τότε που ήμουν μικρός είναι προορισμένα να παραμείνουν αναπάντητα σε όλη μου τη ζωή; Τότε αυτό... θα είναι ακόμα πιο εντυπωσιακό.
What if the ultimate question: What if even artificial intelligence can't help us answer our questions? What if these open questions, for centuries, are destined to be unanswered for the foreseeable future? What if the stuff that's bothered me since I was a little kid is destined to be unanswered in my lifetime? Then that ... will be even more fascinating.
Θα αναγκαστούμε να σκεφτούμε με τελείως διαφορετικούς τρόπους. Θα πρέπει να πάμε πίσω στις υποθέσεις μας, και να ψάξουμε μήπως υπάρχει κάποιο λάθος κάπου. Πρέπει να ενθαρρύνουμε κι άλλους να μελετήσουν την επιστήμη μαζί μας, αφού χρειαζόμαστε φρέσκες ματιές σε αυτά τα προβλήματα του ενός αιώνα. Δεν έχω τις απαντήσεις, και ακόμα τις ψάχνω. Αλλά κάποια -ίσως να είναι ακόμα μαθήτρια ή μην έχει γεννηθεί καν- θα μπορούσε να μας δείξει τη φυσική με έναν εντελώς νέο τρόπο, και να μας υποδείξει ότι ίσως απλώς κάνουμε τις λάθος ερωτήσεις. Κάτι το οποίο δε θα ήταν το τέλος της φυσικής, αλλά μια νέα αρχή.
We will be forced to think in completely new ways. We'll have to go back to our assumptions, and determine if there was a flaw somewhere. And we'll need to encourage more people to join us in studying science since we need fresh eyes on these century-old problems. I don't have the answers, and I'm still searching for them. But someone -- maybe she's in school right now, maybe she's not even born yet -- could eventually guide us to see physics in a completely new way, and to point out that perhaps we're just asking the wrong questions. Which would not be the end of physics, but a novel beginning.
Σας ευχαριστώ.
Thank you.
(Χειροκρότημα)
(Applause)