Fizyka jest często postrzegana jako beznamiętna i czysto obiektywna działalność. Więc jak, cuda Robert P, czy wyjaśnimy reakcję Petera Higgsa na odkrycie bozonu, który nosi jego imię?
Nikt, kto widział te zdjęcia, nie zapomni załzawionych oczu Petera Higgsa. Uchwycony w auli głównej CERN-u 4 lipca 2012 r., wideo przedstawia brytyjskiego fizyka teoretycznego trzymającego chusteczkę, gdy szefowie laboratoriów ogłaszają, że bozon Higgsa został odkryty. Higgs, który miał wtedy 83 lata, wymiotował i zdejmuje okulary, aby wymazać twarz. Ale czy te łzy zdradzają emocje szczególnie wrażliwego mężczyzny? A może wskazują na prądy emocjonalne nieodłącznie związane z życiem fizyka?
Zgodnie z poglądem od dawna zapisanym w podręcznikach i ratyfikowanym przez tradycyjnych filozofów nauki, fizycy są badaczami wyszkolonymi w stosowaniu fizycznych i koncepcyjnych narzędzi do rozwiązywania zagadek natury. Jakiekolwiek nastroje pojawiają się w trakcie tej pracy, odzwierciedlają jedynie subiektywne reakcje jednostek; prezentowane nastroje są nieistotne dla praktyki fizyki. Higgs musi być po prostu człowiekiem skłonnym do łez, taki jest pogląd.
Czy łzy Petera Higgsa ujawniają emocje szczególnie wrażliwego człowieka? A może wskazują na prądy emocjonalne nieodłącznie związane z życiem fizyka?
Ale zgodnie z bardziej wszechstronnym podejściem do nauki, które traktuje ją jako składającą się nie tylko z produktów, ale także z praktyków, te łzy są inne. Fizycy należą do stylu życia, w którym ceni się rozwiązywanie zagadek natury – a nastroje są nieodłączną częścią tego sposobu życia, tak jak zwykłego życia. Żyjąc w świecie, w którym przyroda wydaje się być manipulowalna i mierzalna – i pełna zagadek do rozwiązania – fizycy doświadczają wszystkiego, od podziwu, nudy, dezorientacji i rozczarowania po zniechęcenie, obsesję, presję, szok, sceptycyzm i wiele innych.
Odkrywanie bozonu Higgsa: dzień w fizyce jak żaden inny
Jasne, te uczucia niekoniecznie różnią się od tych, których doświadczamy w życiu codziennym, ale są one nieodłącznie związane z życiem fizycznym, a zatem z samą fizyką. W rzeczywistości świat rozwiązywania zagadek, w którym mieszkają fizycy, przypomina raczej sport, w którym sportowcy dają z siebie wszystko podczas przypływów i odpływów gry. Jeśli zauważysz pozbawionego emocji sportowca w ekscytującym meczu, zakładasz, że albo jest dobry w ukrywaniu swojego nastroju, albo jest po prostu niezaangażowany. Podobnie, jeśli spotkasz fizyka, który jest zblazowany w stosunku do swojej pracy lub niepowodzeń i sukcesów, nie możesz przestać się zastanawiać, jak bardzo są utalentowani.
Nawet notorycznie beznamiętny teoretyk Paul Dirac był prywatnie kapryśny, co ujawniło jego wspomnienie czasu, w którym zdał sobie sprawę z prawdopodobnego znaczenia „nawiasów Poissona” dla mechaniki kwantowej. Nie wiedząc wystarczająco dużo o tej operacji matematycznej i nie mogąc znaleźć jej odpowiedniego omówienia w swoich podręcznikach, Dirac był zrozpaczony, gdy dowiedział się, że biblioteka była zamknięta w tę konkretną niedzielę. Był zmuszony czekać „niecierpliwie przez całą noc, a potem następnego ranka”, aż biblioteka zostanie ponownie otwarta.
Od czasu do czasu zdarza się jakieś dramatyczne i sensacyjne wydarzenie, które wywołuje szczególnie intensywne i silne emocje.
Konwencjonalny pogląd na naukę pomija jednak te nastroje, uznając je za subiektywne i odrzucając jako domenę psychologów. Istnieje jednak „świat fizyki”, w który uwikłani są praktycy. Zazwyczaj są to codzienne czynności, takie jak rozmowy z kolegami i poznawanie, co porabiają inni; słuchania o nowych pomysłach, czytania czasopism i zamawiania materiałów eksploatacyjnych; planowania i realizacji nowych projektów. Od czasu do czasu zdarza się jednak jakieś dramatyczne i sensacyjne wydarzenie, które wywołuje szczególnie intensywne i silne emocje.
Rzecz masowa
Jednym z takich wydarzeń było ogłoszenie odkrycia bozonu Higgsa. Cóż za decydujący element niezwykłej układanki! Aby stworzyć architekturę Modelu Standardowego fizyki cząstek elementarnych, trzeba było zebrać setki elementów teoretycznych, a także potrzebne były dziesięciolecia rozwoju technologii akceleratorów i detektorów. Model Standardowy musiał także uwzględniać wszystkie te dziwne cząstki, które najpierw odkryto w promieniach kosmicznych, a potem jeszcze więcej wytworzono w akceleratorach.
Model ten wymagał od teoretyków opracowania niezliczonych schematów organizowania tych cząstek w rodziny, a eksperymentatorzy musieli zidentyfikować wszystkich członków rodziny i ich właściwości. Wszystkie te siły wewnątrz i pomiędzy cząsteczkami musiały zostać skonsolidowane w jedną. Trzeba było wynaleźć symetrię skrajni i łamaną symetrię. Od czasu do czasu w rozwijającej się architekturze pojawiała się jakaś głęboka luka – naruszenie parzystości, naruszenie parzystości ładunku – którą trzeba było rozwiązać.
Ale elementem, którego brakowało na początku, było to, jak masowo figuruje w tej architekturze. Samo wynalezienie niezbędnej idei zajęło lata i wymagało wielu pozornie niezwiązanych ze sobą kroków z pozornie niezwiązanych ze sobą dziedzin.
Bozon urodzinowy: 10 lat życia z cząstką Higgsa
Julian Schwinger odkrył, że próby powiązania słabych i elektromagnetycznych pól były hamowane przez fakt, że elektrycznie naładowane bozony nie są bezmasowe. Yoichiro Nambu odkrył, że idea ukrytej symetrii była kluczem do nadprzewodnictwa. Jeffrey Goldstone zauważył, że złamanie symetrii tworzy bezmasowe bozony. Philip Anderson wykorzystał pomysły z fizyki plazmy, aby pokazać, że możliwe jest posiadanie bozonów o dużej masie, podczas gdy kilku innych teoretyków wykazało, że bozony mogą stać się takimi poprzez absorpcję bozonu Goldstone'a.
Praca Petera Higgsa nie tylko opisała taki bozon, ale także zaproponowała sposoby jego eksperymentalnej identyfikacji. Wszystkie te rzeczy i wiele innych wkładów musiało wejść w dopasowanie tego elementu do planu Modelu Standardowego, pokazując, że jego plan był rozsądny. A potem przyszło ogromne techniczne i eksperymentalne wyzwanie polowania na bozon – zadanie, które ukończono w 2012 roku – prawie pół wieku po pierwszym opisie bozonu.
Punkt krytyczny
Peter Higgs nie był sam w doświadczaniu uczuć tego dnia w CERN-ie podczas ogłoszenia tej cząstki. Oczywiście w pokoju nie było ani jednego nastroju. Niektórzy świętowali odkrycie po tym, jak przyczynili się do jego powstania, lub byli dumni z odkrycia, mimo że pracowali w innym obszarze w CERN lub poza nim. Inni mogli być przerażeni, że starali się – ale nie udało im się – wnieść wkładu lub że ich wkład nie został doceniony. Wszystkie te nastroje były obecne i nieodłączne od sposobu życia fizyka.
Po prostu Higgs był bardziej widoczny – i czujny operator kamery uchwycił to na filmie.
