Fysikk blir ofte sett på som en lidenskapelig og rent objektiv aktivitet. Så hvordan, lurer på Robert P Crease, forklarer vi reaksjonen til Peter Higgs da bosonet som bærer navnet hans ble oppdaget?
Ingen som har sett bildene vil glemme Peter Higgs' rennende øyne. Fanget i CERNs hovedauditorium 4. juli 2012, videoen viser den britiske teoretiske fysikeren som holder et vev mens laboratoriesjefer kunngjør at Higgs-bosonet er oppdaget. Higgs, som da var 83, har veltet opp og tar av brillene for å tørke ansiktet. Men avslører disse tårene følelsene til en spesielt følsom mann? Eller indikerer de følelsesmessige strømninger som er iboende for livet som fysiker?
I henhold til et syn som lenge er nedfelt i lærebøker og ratifisert av tradisjonelle vitenskapsfilosofer, er fysikere etterforskere som er opplært til å bruke fysiske og konseptuelle verktøy for å løse naturens gåter. Uansett hvilke stemninger som slår dem mens arbeidet utfolder seg, reflekterer bare individers subjektive svar; stemningene på utstilling er irrelevante for fysikkutøvelsen. Higgs må rett og slett være en mann som er utsatt for tårer, så dette synet går.
Avslører Peter Higgs' tårer følelsene til en spesielt følsom mann? Eller indikerer de følelsesmessige strømninger som er iboende for livet som fysiker?
Men i henhold til en mer altomfattende tilnærming til vitenskap, som behandler den som å bestå ikke bare av produkter, men også av utøvere, er disse tårene annerledes. Fysikere tilhører en livsstil som verdsetter å løse naturens gåter – og stemninger er like inneboende i den livsstilen som de er i det vanlige livet. Å leve i en verden der naturen fremstår som manipulerbar og målbar – og full av gåter som skal løses – opplever fysikere alt fra ærefrykt, kjedsomhet, forvirring og skuffelse til motløshet, besettelse, press, sjokk, skepsis og mer.
Oppdage Higgs-bosonet: en dag i fysikk uten like
Visst, disse følelsene er ikke nødvendigvis forskjellige fra det vi opplever i hverdagen, men de er iboende i fysikklivet, og derfor i selve fysikken. Faktisk er den gåteløsende verdenen som fysikere bor i, ganske som sport, der idrettsutøvere bringer alt til flo og fjære i et spill. Hvis du ser en følelsesløs idrettsutøver i en spennende kamp, antar du at de enten er flinke til å skjule humøret sitt eller rett og slett er uengasjerte. På samme måte, hvis du møter en fysiker som er blasert om arbeidet sitt eller om deres tilbakeslag og suksesser, kan du ikke la være å lure på hvor talentfulle de egentlig er.
Til og med den notorisk impassive teoretikeren Paul Dirac var privat humørsyk, som avslørt av hans erindring om den tiden han innså den sannsynlige relevansen av "Poisson-braketter" for kvantemekanikk. Da Dirac ikke visste nok om denne matematiske operasjonen og ikke kunne finne den diskutert tilstrekkelig i lærebøkene hans, var Dirac fortvilet over å finne ut at biblioteket var stengt den aktuelle søndagen. Han ble tvunget til å vente «utålmodig gjennom natten og deretter neste morgen» til biblioteket åpnet igjen.
Av og til er det en dramatisk og oppsiktsvekkende hendelse som provoserer frem en spesielt intens og kraftig følelse.
Det konvensjonelle synet på vitenskap utelater imidlertid disse stemningene, merker dem subjektive og avviser dem som noe i psykologers domene. Men det er en "fysikkverden" som utøvere er fanget i. Vanligvis er det hverdagslige ting som å snakke med kolleger og lære hva andre holder på med; å høre om nye ideer, lese journaler og bestille forsyninger; planlegging og gjennomføring av nye prosjekter. Men av og til er det en dramatisk og oppsiktsvekkende hendelse som provoserer frem en spesielt intens og kraftig følelse.
Masse-tingen
Kunngjøringen om oppdagelsen av Higgs-bosonet var en slik hendelse. For en avgjørende del av et ekstraordinært puslespill! Hundrevis av teoretiske deler måtte samles for å skape arkitekturen til Standardmodellen for partikkelfysikk, og tiår med utvikling innen akselerator- og detektorteknologi var nødvendig. Standardmodellen måtte også inkludere alle de merkelige partiklene som først ble oppdaget i kosmiske stråler og deretter enda mer produsert i akseleratorer.
Den modellen krevde at teoretikere utviklet utallige ordninger for å organisere disse partiklene i familier, med eksperimentalister som måtte identifisere alle familiemedlemmene og deres egenskaper. Alle disse kreftene i og mellom partiklene måtte konsolideres til én. Målesymmetri og brutt symmetri måtte oppfinnes. Nå og da dukket det opp noen dype feil i den utviklende arkitekturen – paritetsbrudd, charge–paritetsbrudd – som måtte løses.
Men en brikke som manglet fra begynnelsen var hvordan masse figurerer i denne arkitekturen. Oppfinnelsen av den nødvendige ideen tok årevis og krevde mange tilsynelatende urelaterte skritt fra tilsynelatende urelaterte felt.
Bursdagsboson: 10 år med å leve med Higgs-partikkelen
Julian Schwinger oppdaget at forsøk på å koble de svake og elektromagnetiske feltene ble hindret av det faktum at elektrisk ladede bosoner ikke er masseløse. Yoichiro Nambu fant ideen om skjult symmetri var nøkkelen til superledning. Jeffrey Goldstone så at det å bryte symmetrien skaper masseløse bosoner. Philip Anderson brukte ideer fra plasmafysikk for å vise at det er mulig å ha massive gauge-bosoner, mens flere andre teoretikere viste at bosoner kan bli slik ved å absorbere Goldstone-bosonen.
Peter Higgs' arbeid beskrev ikke bare en slik boson, men foreslo også måter den kan identifiseres eksperimentelt på. Alle disse tingene, og mange andre bidrag, måtte gå inn for å passe det stykket inn i planen til standardmodellen, og viste at planen var god. Og så kom den enorme tekniske og eksperimentelle utfordringen med å jakte på bosonet – en jobb som ble fullført i 2012 – nesten et halvt århundre etter bosonets første beskrivelse.
Det kritiske punktet
Peter Higgs var ikke alene om å oppleve følelser den dagen på CERN under kunngjøringen av den partikkelen. Det var ikke en eneste stemning i rommet, selvfølgelig. Noen feiret funnet etter å ha bidratt til det, eller var stolte av funnet til tross for at de jobbet i et annet område i eller utenfor CERN. Andre kan ha vært forferdet over å ha søkt – men unnlatt – å bidra, eller over å ha fått deres bidrag ukjent. Disse stemningene var alle tilstede og uatskillelige fra livsstilen til en fysiker.
Det er bare det at Higgs' var mer synlig – og en våken kameraoperatør fanget det på film.
