Natuurkunde wordt vaak gezien als een emotieloze en puur objectieve activiteit. Dus hoe, wonderen? Robert P. Crease, verklaren we de reactie van Peter Higgs toen het boson dat zijn naam draagt werd ontdekt?
Niemand die de beelden heeft gezien, zal de tranende ogen van Peter Higgs vergeten. Gevangen in de grote zaal van CERN op 4 juli 2012, de video toont de Britse theoretisch fysicus die een tissue vasthoudt terwijl labbazen aankondigen dat het Higgs-deeltje is ontdekt. Higgs, die toen 83 was, is opgezwollen en zet zijn bril af om zijn gezicht te bekladden. Maar onthullen die tranen de emotie van een bijzonder gevoelige man? Of duiden ze op emotionele stromingen die inherent zijn aan het leven als fysicus?
Volgens een visie die lang in leerboeken is vastgelegd en door traditionele wetenschapsfilosofen is bekrachtigd, zijn natuurkundigen onderzoekers die zijn opgeleid om fysieke en conceptuele hulpmiddelen toe te passen om de puzzels van de natuur te ontrafelen. Welke stemmingen hen ook treffen terwijl dat werk zich ontvouwt, weerspiegelen alleen de subjectieve reacties van individuen; de stemmingen die te zien zijn, zijn niet relevant voor de praktijk van de natuurkunde. Higgs moet gewoon een man zijn die vatbaar is voor tranen, dus deze mening gaat.
Verraden de tranen van Peter Higgs de emotie van een bijzonder gevoelige man? Of duiden ze op emotionele stromingen die inherent zijn aan het leven als fysicus?
Maar volgens een meer allesomvattende benadering van de wetenschap, die haar niet alleen uit producten maar ook uit beoefenaars ziet, zijn die tranen anders. Natuurkundigen behoren tot een manier van leven die waarde hecht aan het oplossen van natuurpuzzels - en stemmingen zijn net zo intrinsiek aan die manier van leven als aan het gewone leven. Leven in een wereld waarin de natuur manipuleerbaar en meetbaar lijkt - en vol puzzels die moeten worden opgelost - ervaren natuurkundigen alles, van ontzag, verveling, verwarring en teleurstelling tot ontmoediging, obsessie, druk, shock, scepticisme en meer.
Het Higgs-deeltje ontdekken: een dag in de natuurkunde als geen ander
Natuurlijk zijn die gevoelens niet per se anders dan wat we in het dagelijks leven ervaren, maar ze zijn inherent aan het fysieke leven, en dus aan de natuurkunde zelf. In feite lijkt de wereld van het oplossen van puzzels waarin natuurkundigen wonen een beetje op sport, waar atleten alles uit de kast halen om een spel te spelen. Als je een emotieloze atleet in een spannende wedstrijd ziet, ga je ervan uit dat ze ofwel goed zijn in het verbergen van hun humeur of gewoon niet betrokken zijn. Evenzo, als je een natuurkundige tegenkomt die blasé is over hun werk of over hun tegenslagen en successen, vraag je je af hoe getalenteerd ze werkelijk zijn.
Zelfs de notoir onbewogen theoreticus Paul Dirac was persoonlijk humeurig, zoals blijkt uit zijn herinnering aan de tijd dat hij zich de waarschijnlijke relevantie van "Poisson-haakjes" voor de kwantummechanica realiseerde. Omdat hij niet genoeg afwist van deze wiskundige bewerking en het niet adequaat kon vinden in zijn studieboeken, was Dirac wanhopig toen hij ontdekte dat de bibliotheek op die specifieke zondag gesloten was. Hij werd gedwongen "de nacht en de volgende ochtend ongeduldig" te wachten tot de bibliotheek weer openging.
Af en toe is er een dramatische en sensationele gebeurtenis die een bijzonder intense en krachtige emotie oproept.
De conventionele kijk op de wetenschap laat deze stemmingen echter buiten beschouwing, bestempelt ze als subjectief en doet ze af als iets in het domein van psychologen. Maar er is een 'natuurkundige wereld' waarin beoefenaars verstrikt raken. Meestal zijn het alledaagse dingen, zoals praten met collega's en leren wat anderen van plan zijn; van het horen van nieuwe ideeën, het lezen van tijdschriften en het bestellen van benodigdheden; plannen en uitvoeren van nieuwe projecten. Af en toe is er echter een dramatische en sensationele gebeurtenis die een bijzonder intense en krachtige emotie oproept.
het massa ding
De aankondiging van de ontdekking van het Higgs-deeltje was zo'n gebeurtenis. Wat een beslissend stuk van wat een buitengewone puzzel! Honderden theoretische stukken moesten samenkomen om de architectuur van het standaardmodel van deeltjesfysica te creëren, en tientallen jaren van ontwikkeling in versneller- en detectortechnologie waren nodig. Het standaardmodel moest ook al die vreemde deeltjes bevatten die eerst in kosmische straling werden ontdekt en daarna nog meer werden geproduceerd in versnellers.
Voor dat model moesten theoretici talloze schema's ontwikkelen om deze deeltjes in families te organiseren, waarbij experimentatoren alle familieleden en hun eigenschappen moesten identificeren. Al die krachten in en tussen deeltjes moesten worden samengevoegd tot één. Spoorsymmetrie en gebroken symmetrie moesten worden uitgevonden. Af en toe verscheen er een diepe fout in de evoluerende architectuur - pariteitsschending, lading - pariteitsschending - die moest worden opgelost.
Maar een stuk dat vanaf het begin ontbrak, was hoe massa in deze architectuur voorkomt. De uitvinding van het noodzakelijke idee zelf duurde jaren en vereiste vele schijnbaar niet-gerelateerde stappen uit schijnbaar niet-gerelateerde velden.
Verjaardagsdeeltje: 10 jaar leven met het Higgs-deeltje
Julian Schwinger ontdekte dat pogingen om de zwakke en elektromagnetische velden met elkaar te verbinden werden gedwarsboomd door het feit dat elektrisch geladen bosonen niet massaloos zijn. Yoichiro Nambu ontdekte dat het idee van verborgen symmetrie de sleutel was tot supergeleiding. Jeffrey Goldstone zag dat het doorbreken van de symmetrie massaloze bosonen creëert. Philip Anderson gebruikte ideeën uit de plasmafysica om aan te tonen dat het mogelijk is om massieve ijkbosonen te hebben, terwijl verschillende andere theoretici aantoonden dat bosonen zo kunnen worden door het Goldstone-deeltje te absorberen.
Het werk van Peter Higgs beschreef niet alleen zo'n boson, maar stelde ook manieren voor om het experimenteel te identificeren. Al deze dingen, en vele andere bijdragen, moesten worden gebruikt om dat stuk in de blauwdruk van het standaardmodel te passen, om aan te tonen dat de blauwdruk degelijk was. En toen kwam de enorme technische en experimentele uitdaging van het jagen op het boson - een klus die in 2012 werd voltooid - bijna een halve eeuw na de eerste beschrijving van het boson.
Het kritieke punt
Peter Higgs was niet de enige die die dag gevoelens ervoer bij CERN tijdens de aankondiging van dat deeltje. Er was natuurlijk geen enkele stemming in de kamer. Sommigen vierden de ontdekking nadat ze eraan hadden bijgedragen, of waren trots op de ontdekking ondanks het feit dat ze in een ander gebied binnen of buiten CERN werkten. Anderen waren misschien verbijsterd over het feit dat ze probeerden – maar niet – om bij te dragen, of dat hun bijdragen niet werden erkend. Deze stemmingen waren allemaal aanwezig en onlosmakelijk verbonden met de manier van leven van een natuurkundige.
Alleen was Higgs' beter zichtbaar – en een alerte cameraman legde het vast op film.
