In the late 19th century, scientists were trying to solve a mystery. They found that if they had a vacuum tube like this one and applied a high voltage across it, something strange happened. They called them cathode rays. But the question was: What were they made of?
Alla fine del XIX secolo, gli scienziati stavano cercando di risolvere un mistero. Avevano scoperto che se ad un tubo a vuoto come questo vi applicavano un alto voltaggio, succedeva una cosa strana. (Ronzio) Li hanno chiamati raggi catodici. Ma la domanda era: di cosa erano fatti?
In England, the 19th-century physicist J.J. Thompson conducted experiments using magnets and electricity, like this. And he came to an incredible revelation. These rays were made of negatively charged particles around 2,000 times lighter than the hydrogen atom, the smallest thing they knew. So Thompson had discovered the first subatomic particle, which we now call electrons.
In Inghilterra, J.J. Thompson, il fisico del 19° secolo condusse esperimenti utilizzando magneti ed elettricità, cosi. E giunse ad un’incredibile rivelazione. Questi raggi erano fatti di particelle caricate negativamente circa 2.000 volte più leggere dell’atomo di idrogeno, la cosa più piccola che conoscevano. Così Thompson aveva scoperto la prima particella subatomica, che ora chiamiamo elettrone.
Now, at the time, this seemed to be a completely impractical discovery. I mean, Thompson didn't think there were any applications of electrons. Around his lab in Cambridge, he used to like to propose a toast: "To the electron. May it never be of use to anybody."
A quel tempo, questa sembrava essere una scoperta del tutto impraticabile. Voglio dire, Thompson non pensava che ci fossero utilizzi per gli elettroni. E nel suo laboratorio di Cambridge, gli piaceva proporre un brindisi: “All’elettrone. Che non sia mai utile a nessuno.”
(Laughter)
(Risate)
He was strongly in favor of doing research out of sheer curiosity, to arrive at a deeper understanding of the world. And what he found did cause a revolution in science. But it also caused a second, unexpected revolution in technology. Today, I'd like to make a case for curiosity-driven research, because without it, none of the technologies I'll talk about today would have been possible.
Era fortemente a favore di fare ricerca per pura curiosità, per arrivare ad una più profonda comprensione del mondo. E quello che trovò portò a una rivoluzione nella scienza, ma causò anche una seconda, inaspettata rivoluzione nella tecnologia. Oggi, vorrei sostenere la causa della ricerca guidata dalla curiosità, perchè senza di essa, nessuna delle tecnologie di cui parlerò oggi sarebbe stata possibile.
Now, what Thompson found here has actually changed our view of reality. I mean, I think I'm standing on a stage, and you think you're sitting in a seat. But that's just the electrons in your body pushing back against the electrons in the seat, opposing the force of gravity. You're not even really touching the seat. You're hovering ever so slightly above it. But in many ways, our modern society was actually built on this discovery. I mean, these tubes were the start of electronics. And then for many years, most of us actually had one of these, if you remember, in your living room, in cathode-ray tube televisions. But -- I mean, how impoverished would our lives be if the only invention that had come from here was the television?
Quello che Thompson ha trovato ha cambiato davvero la nostra visione della realtà. Voglio dire, io penso di essere in piedi su un palco, e voi pensate di essere seduti su una sedia. Ma sono solo gli elettroni del vostro corpo che respingono gli elettroni del sedile, opponendosi alla forza di gravità. In realtà, non state neanche toccando la sedia. Vi state impercettibilmente librando al di sopra di essa. In un certo senso, la società moderna è stata costruita su questa scoperta. Voglio dire, questi tubi furono l’inizio dell’elettronica. E poi, per molti anni, molti di noi hanno avuto uno di questi, se vi ricordate, in salotto, nei televisori a tubo catodico. Ma quanto sarebbe stata impoverita la nostra vita se l’unica invenzione che fosse venuta da qui fosse la televisione?
(Laughter)
(Risate)
Thankfully, this tube was just a start, because something else happens when the electrons here hit the piece of metal inside the tube. Let me show you. Pop this one back on. So as the electrons screech to a halt inside the metal, their energy gets thrown out again in a form of high-energy light, which we call X-rays.
Per fortuna, questo tubo era solo un inizio, perché succede qualcos’altro quando gli elettroni qui colpiscono il pezzo di metallo all’interno del tubo. Lasciate che ve lo mostri. Rimetto questo qui. Quindi, mentre gli elettroni si arrestano stridendo all’interno, la loro energia viene gettata fuori di nuovo, in una forma di luce ad alta energia, che noi chiamiamo raggi X.
(Buzzing)
(Ronzio)
(Buzzing)
(Ronzio)
And within 15 years of discovering the electron, these X-rays were being used to make images inside the human body, helping soldiers' lives being saved by surgeons, who could then find pieces of bullets and shrapnel inside their bodies. But there's no way we could have come up with that technology by asking scientists to build better surgical probes. Only research done out of sheer curiosity, with no application in mind, could have given us the discovery of the electron and X-rays.
E dopo soli 15 anni dalla scoperta dell’elettrone, questi raggi X venivano usati per creare immagini dell’interno del corpo umano, aiutando chirurghi a salvare le vite dei soldati, permettendogli di trovare schegge di proiettili nei loro corpi. Ma in nessun modo saremmo potuti arrivare a quella tecnologia chiedendo agli scienziati di costruire migliori sonde chirurgiche. Solo una ricerca fatta per pura curiosità, senza alcuna applicazione in mente, avrebbe potuto darci la scoperta dell’elettrone e dei raggi X.
Now, this tube also threw open the gates for our understanding of the universe and the field of particle physics, because it's also the first, very simple particle accelerator. Now, I'm an accelerator physicist, so I design particle accelerators, and I try and understand how beams behave. And my field's a bit unusual, because it crosses between curiosity-driven research and technology with real-world applications. But it's the combination of those two things that gets me really excited about what I do. Now, over the last 100 years, there have been far too many examples for me to list them all. But I want to share with you just a few.
Ora, questo tubo ha anche aperto le porte per la nostra comprensione dell’universo e della fisica delle particelle, perché è anche il primo, molto semplice, acceleratore di particelle. Io sono un fisico degli acceleratori, quindi progetto queste macchine e cerco di capire come si comportano i fasci di particelle. Il mio campo è un po’ insolito, perché è ottenuto dalla congiunzione tra la ricerca guidata dalla curiosità e la tecnologia applicata al mondo reale. Ma è la combinazione di queste due cose che mi rende davvero entusiasta per quello che faccio. Ora, negli ultimi 100 anni, ci sono stati fin troppi esempi per poterli elencare tutti. Ma voglio condividerne con voi alcuni.
In 1928, a physicist named Paul Dirac found something strange in his equations. And he predicted, based purely on mathematical insight, that there ought to be a second kind of matter, the opposite to normal matter, that literally annihilates when it comes in contact: antimatter. I mean, the idea sounded ridiculous. But within four years, they'd found it. And nowadays, we use it every day in hospitals, in positron emission tomography, or PET scans, used for detecting disease.
Nel 1928, il fisico Paul Dirac trovò qualcosa di strano nelle sue equazioni. E predisse, basandosi puramente sull’intuizione matematica, che doveva esistere un secondo tipo di materia, l’opposto della comune materia, che letteralmente si annienta quando vi entra in contatto: l’antimateria. Insomma, l’idea sembrava ridicola. Ma nel giro di quattro anni l’avevano trovata. E oggi, la usiamo quotidianamente negli ospedali, nella tomografia a emissione di positroni, o PET, usata per individuare le malattie.
Or, take these X-rays. If you can get these electrons up to a higher energy, so about 1,000 times higher than this tube, the X-rays that those produce can actually deliver enough ionizing radiation to kill human cells. And if you can shape and direct those X-rays where you want them to go, that allows us to do an incredible thing: to treat cancer without drugs or surgery, which we call radiotherapy. In countries like Australia and the UK, around half of all cancer patients are treated using radiotherapy. And so, electron accelerators are actually standard equipment in most hospitals.
Oppure prendete i raggi X. Se portiamo gli elettroni a un’energia più alta, circa 1.000 volte più alta di quella in questo tubo, i raggi X che essi producono possono effettivamente fornire abbastanza radiazioni da uccidere le cellule umane. E se riusciamo a modellare e dirigere quei raggi X dove vogliamo che vadano, questo ci permette di fare una cosa incredibile: curare il cancro senza farmaci o chirurgia, ovvero ciò che chiamiamo radioterapia. E in paesi come l’Australia e il Regno Unito, circa la metà dei pazienti oncologici sono trattati con la radioterapia. Quindi, gli acceleratori di elettroni sono in realtà attrezzature standard nella maggior parte degli ospedali.
Or, a little closer to home: if you have a smartphone or a computer -- and this is TEDx, so you've got both with you right now, right? Well, inside those devices are chips that are made by implanting single ions into silicon, in a process called ion implantation. And that uses a particle accelerator.
Oppure, un po’ più vicino a noi: se avete uno smartphone o un computer... questo è un TEDx, quindi li avete entrambi con voi in questo momento, giusto? Ebbene, all’interno di quei dispositivi ci sono dei chip che sono fatti impiantando singoli ioni nel silicio, in un processo chiamato impiantazione ionica, e questo utilizza un acceleratore di particelle.
Without curiosity-driven research, though, none of these things would exist at all. So, over the years, we really learned to explore inside the atom. And to do that, we had to learn to develop particle accelerators. The first ones we developed let us split the atom. And then we got to higher and higher energies; we created circular accelerators that let us delve into the nucleus and then create new elements, even. And at that point, we were no longer just exploring inside the atom. We'd actually learned how to control these particles. We'd learned how to interact with our world on a scale that's too small for humans to see or touch or even sense that it's there.
Quindi, senza la ricerca guidata dalla curiosità, nessuna di queste cose esisterebbe. Nel corso degli anni, abbiamo davvero imparato ad esplorare il nucleo dell’atomo e per farlo, abbiamo dovuto imparare a sviluppare acceleratori di particelle. E i primi che abbiamo sviluppato ci hanno permesso di dividere l’atomo. E poi siamo arrivati a energie sempre più alte, abbiamo creato acceleratori circolari per poter scavare nel nucleo e persino creare nuovi elementi. E a quel punto, non stavamo più solo esplorando l’interno dell’atomo, ma avevamo imparato come controllare queste particelle. Avevamo imparato come interagire con il nostro mondo con grandezze troppo piccole per gli umani da vedere o da toccare, o anche solo per poterne percepire la presenza.
And then we built larger and larger accelerators, because we were curious about the nature of the universe. As we went deeper and deeper, new particles started popping up. Eventually, we got to huge ring-like machines that take two beams of particles in opposite directions, squeeze them down to less than the width of a hair and smash them together. And then, using Einstein's E=mc2, you can take all of that energy and convert it into new matter, new particles which we rip from the very fabric of the universe.
E poi abbiamo costruito acceleratori sempre più grandi, perché eravamo curiosi della natura dell’universo. E mentre andavamo sempre più in profondità cominciarono a spuntare nuove particelle. E alla fine, siamo arrivati a enormi macchine ad anello che portano due fasci di particelle in direzioni opposte, li comprimono a meno della larghezza di un capello e li spezzano insieme. E poi, usando la formula E=mc2 di Einstein, si può prendere tutta quell’energia e convertirla in nuova materia, nuove particelle che strappiamo dal vero e proprio tessuto dell’universo.
Nowadays, there are about 35,000 accelerators in the world, not including televisions. And inside each one of these incredible machines, there are hundreds of billions of tiny particles, dancing and swirling in systems that are more complex than the formation of galaxies. You guys, I can't even begin to explain how incredible it is that we can do this.
E al giorno d’oggi, ci sono circa 35.000 acceleratori nel mondo, senza contare i televisori. E all’interno di ognuna di queste incredibili macchine, ci sono centinaia di miliardi di minuscole particelle, che danzano e turbinano in sistemi che sono più complessi della formazione delle galassie. Non riesco nemmeno a spiegarvi quanto sia incredibile che possiamo fare questo.
(Laughter)
(Risata)
(Applause)
(Applausi)
So I want to encourage you to invest your time and energy in people that do curiosity-driven research. It was Jonathan Swift who once said, "Vision is the art of seeing the invisible." And over a century ago, J.J. Thompson did just that, when he pulled back the veil on the subatomic world.
Perciò voglio incoraggiarvi a investire il vostro tempo e le vostre energie in coloro che fanno ricerche guidate dalla curiosità. Fu Jonathan Swift che una volta disse: “La visione è l’arte di vedere le cose invisibili”. E più di un secolo fa, J.J. Thompson fece proprio questo, quando ha sollevato il velo sul mondo subatomico.
And now we need to invest in curiosity-driven research, because we have so many challenges that we face. And we need patience; we need to give scientists the time, the space and the means to continue their quest, because history tells us that if we can remain curious and open-minded about the outcomes of research, the more world-changing our discoveries will be.
E ora dobbiamo investire nella ricerca guidata dalla curiosità, perché abbiamo così tante sfide da affrontare. E abbiamo bisogno di pazienza, dobbiamo dare agli scienziati il tempo, lo spazio e i mezzi per continuare la loro ricerca, perché la storia ci dice che se riusciamo a rimanere curiosi e di larghe vedute verso i risultati della ricerca, più innovative saranno le nostre scoperte.
Thank you.
Grazie.
(Applause)
(Applausi)