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Les Scientifiques Qui l’air de Rien à Tout Comprendre

Ryan F. Mandelbaum7 minutes agoFiled: la physique des particules

vous n’obtenez rien
tout
la science
Le CERN
grand collisionneur de hadrons

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Physicien Oussama Hussain ri mal à l’aise à chaque fois que la conversation a même eu près à la question, “pensez-vous chercher pour rien?” Ses professeurs le tueraient s’ils l’ont entendu d’accord avec ça. Après tout, il est techniquement à la recherche pour une nouvelle particule qui peut ou peut ne pas exister, avec l’espoir que cela pourrait aider à expliquer certains de l’Univers de l’étrangeté.

Mais la chasse pour une nouvelle particule (même le fameux Boson de Higgs) est à la recherche de quelque chose en trouvant toutes les rien ne. Il exige la confirmation de tous les endroits qu’il ne peut pas être, et la compréhension de toutes les propriétés qu’il n’a pas, donc ce qui est à gauche est la découverte. C’est comme la sculpture, une sculpture de marbre. Vous passez tout votre effort de retirer le rien, et peut-être vous retrouver avec quelque chose. Ou peut-être pas.

“Tout ce qui arrive, même si nous ne trouvons rien à tous, sera une révolution.”

Et ne rien trouver où bien accepté théories prévu quelque chose est tout aussi important. Qui pourrait envoyer les théoriciens de retour à la planche à dessin, et exiger que les physiciens à repenser leur compréhension de l’Univers. Dans cette nouvelle ère du far West de particules de chasse, “Tout ce qui arrive, même si nous ne trouvons rien à tous, sera une révolution,” physicien James Beacham de l’Ohio State University m’a dit au cours d’une bière dans le CERN cafétéria à Genève, en Suisse.

Si rien, en physique des particules, peut être tout.

Aussi loin que la recherche pour que rien ne va, “Vous êtes d’une case à cocher—ce n’est pas ici”, a expliqué Hussain. Les physiciens ont un nom pour ce rien: résultats nuls. “Vous êtes toujours dans une façon de faire une contribution. Vous êtes en s’assurant que d’autres personnes ne le regardez pas dans le même lieu.”

Hussain a grandi au Pakistan. Son père était un passionné de physique des particules, puisque l’un des deux lauréats du Prix Nobel, était physicien des particules Abdus Salam. Cette passion qui déteint sur la jeune Hussain, qui est maintenant un doctor étudiant au CERN et l’Université de Wisconsin-Madison. Là, il est sur une petite équipe de chasse d’exotisme de la physique, comme une huile de prospecteurs à la recherche de nouvelles particules dans un territoire inexploré, des particules qui, éventuellement, n’existent pas.

“Nous sommes vraiment dans un territoire inexploré autant que physique.”

Le CERN du Grand Collisionneur de Hadrons à Genève, en Suisse défonce ensemble milliards de haute énergie des protons, de transformer l’énergie en particules plus ou moins par Albert Einstein E=mc^2. Ces particules désintègrent en d’autres particules que le Grand Collisionneur de Hadrons du géant des détecteurs comme ATLAS, CMS, LHCb et ALICE peut repérer, en crachant de données que les physiciens passent leur temps à ressasser. Les données sont un peu comme une grosse boîte de brisé plaques le long de la liste (les lois de la physique) de la façon dont de nombreuses planches suis allé dans la zone et ce qu’ils ressemblaient toutes. Chaque équipe de physiciens passe son temps à essayer de reconstruire un type spécifique de la plaque (leur particule hypothétique), mais ils le font de différentes façons. Peut-être une équipe utilise uniquement des minuscules morceaux de trouver leurs assiettes. Un autre ne regarde que des plaques coupées en deux. Ce sont les différentes combinaisons de moyens que seul les particules pourraient decay—souvent, nous ne pouvons pas voir de nouvelles particules, juste leurs restes, le plus commun des particules qu’ils se décomposent vite.

Tous les scientifiques espèrent que, après le collage de toutes les plaques sur la liste, il y aura assez de fragments restant à faire quelque chose qui n’était pas là—nouvelle physique idées explique par de nouvelles particules subatomiques.

Donc, ce qu’ils sont vraiment en train de faire est de s’assurer que les lois de la physique, de vérifier que toutes les pièces s’emboîtent correctement, mais en croisant les doigts et en espérant qu’ils n’en ont pas. Presque toutes les expériences de physique des particules de cette façon, dans une certaine mesure. De Higgs chercheurs nécessaires pour la reconstruction d’innombrables plaques avant de finalement avoir assez de fragments pour reconstituer leurs particules il y a cinq ans. La matière noire chercheurs construisent de plus en plus grande des cuves de liquide de xénon pour reconstruire leur particule hypothétique, ce qui pourrait expliquer pourquoi astrophysique constats impliquent qu’il devrait être plus de masse dans l’Univers de la matière ordinaire peut fournir. Beaucoup de physique des documents contenant ces résultats nuls, des notes à d’autres chercheurs de tous leurs plaques sont collées ensemble et rien n’a été laissé—pas de nouvelles particules.

Lorsque le Grand Collisionneur de Hadrons est devenu opérationnel en 2009 après une année 2008 de l’incident, les choses étaient différentes. Il y avait d’autres trucs: Les collisionneurs comme l’accélérateur Tevatron dans l’Illinois, et le Grand Collisionneur de Hadrons du prédécesseur, le Grand Collisionneur Électron-Positon, avait déjà trouvé certains de rien, par exemple. Mais aujourd’hui, après la découverte du boson de Higgs, dans Hussain, la chasse pour la nouvelle physique (et les recherches de nombreux autres physiciens), il y a moins de conseils, de moins en moins largement accepté par les théories.

“Nous sommes vraiment dans un territoire inexploré aussi loin que la physique est concerné,” dit-il. “Un petit espoir est toujours là”, que son équipe découvre une nouvelle particule—il plus précisément, c’est la recherche de quelque chose appelé le Z’ (“Z-prime”) de la particule. Le Z ” serait une sorte de spirituel médium qui communique à la fois avec de la matière et de la matière noire, cette mystérieuse substance qui prend en compte toutes les que la masse supplémentaire scientifiques pensent-ils observer, mais ne peut pas l’expliquer autrement que par des observations avec des télescopes. (Il y a aussi l’énergie sombre, qui constitue la plus grande partie de l’Univers de la masse-énergie, mais nous n’avons pas besoin de parler de ça maintenant.) Le Z de la particule éclats se composent de ce qui ressemble à un maigre jet de particules subatomiques avec certains de l’énergie manquante.

“Il aurait été vraiment radical, très spécial si j’ai vu quelque chose.”

Et assurez-vous que le fait qu’il veut voir une nouvelle particule ne cause pas de lui trouver quelque chose qui n’est pas vraiment là, Hussain n’est même pas autorisé à regarder dans des endroits où il pourrait y avoir quelque chose. Ce processus, des appels à l’insu, exige que les physiciens construire leur analyse sur des données simulées, puis ouvrez la métaphore de la boîte de non analysé Grand Collisionneur de Hadrons données plus tard. C’est comme s’ils smash pratique de plaques, de construire une plaque spéciale-la reconstruction de l’ordinateur de l’algorithme, et ensuite utiliser le même algorithme lorsqu’ils obtiennent le réel les données du LHC.

Hussain a récemment jeté un coup d’oeil dans la boîte. “Je décodage des données relatives à un tiers des données [qui était disponible à ce moment là) pour voir comment c’est fait avec notre simulation.” C’est, il applique son analyse théorique à une fraction des données réelles. “Il aurait été vraiment radical, très spécial si j’ai vu quelque chose,” dit-il.“Quand j’étais levée de l’insu les données, j’ai été réaliste que je ne voudrais pas voir quoi que ce soit.” Il n’a pas.

Je ne peux pas insister assez sur la façon typique de Hussain position. Il y a des tonnes d’idées pour la nouvelle physique. Certaines théories disent que les deux douzaines de particules que nous avons découvert seulement environ la moitié de la possible. Certains disent que la matière noire se compose de nouvelles particules. Certains pensent que les particules devraient pourrir dans le jamais-avant-vu des moyens, briser en morceaux dans des combinaisons inattendues. Et les tests de la plupart de ces idées, il faut s’intéresser à rien. Reporters essayer de leur mieux pour rendre nulles les résultats de son intéressant, et d’autres pour les faire paraître morne. Mais beaucoup de physiciens pensent que ces résultats sont intéressants dans leur propre droit.

“L’ensemble de résultats nuls est la seule façon de” faire de la physique, dit Beacham. “La métaphore que j’utilise est fabrication de la carte. C’est la cartographie. Vous avez pour balayer toute la gamme possible vous avez à votre disposition.”

Mais comment fonctionne la recherche de rien sentir? Ainsi, la physique des particules nouveaux emplois sont incroyablement compétitif, selon la Science des rapports, donc, clairement, les étudiants veulent le faire. Hussain parle avec impatience au sujet de sa recherche.

Vous seul savez ce qui est vrai si vous savez tout ce qui n’est pas le cas.

Si tout cela semble déprimant, c’est la façon dont la science est censé fonctionner. Selon Le Scientifique, bien connu philosophe Karl Popper a dit une fois que “toute réfutation doit être considéré comme un grand succès, pas seulement un succès de la scientifique qui a réfuté la théorie, mais aussi de le scientifique qui a créé le réfuté la théorie et qui, par conséquent, dans le premier exemple proposé, si ce n’est qu’indirectement, en la réfutant l’expérience.”

Les physiciens célébrer des résultats nuls. Albert Michelson et Edward Morley n’a rien trouvé lors de la recherche pour un moyen que les ondes lumineuses doivent voyager à travers l’arrière en 1887. Que rien ne conduit à l’un de la physique est important de théories pour expliquer une partie de la lumière de l’étrangeté, et la théorie d’Einstein de la relativité restreinte.

Vous seul savez ce qui est vrai si vous savez tout ce qui n’est pas le cas. Mais nulle résultats ne sont pas aussi bien acceptée dans d’autres domaines. “L’obtention d’un résultat nul, dans une certaine mesure en physique est beaucoup plus significative que dans les autres domaines,” Laura Dodd, un autre étudiant de troisième cycle à l’Université du Wisconsin, Madison et le CERN a dit Gizmodo. Il est connu depuis longtemps que la recherche médicale et dans d’autres domaines peuvent laisser des non-résultats non publiés. La recherche de résultats positifs peut conduire à un biais, la pression de ne pas signaler les négatifs et non des résultats reproductibles. “D’autres champs serait plus utile d’avoir plus de résultats null,” dit-elle.

D’ici à la fin de mon chat Skype avec Hussain, il est convaincu que je ne voulais pas dire qu’il était à la recherche pour rien, mais que, au contraire, dans la physique, de la façon dont vous regardez quelque chose, il faut s’intéresser à rien.

Cela ne signifie pas qu’il y a quelque chose à trouver, bien sûr. Hussain va bientôt afficher le reste de son analyse, l’exécution de son code sur plus de huit fois la quantité de données qu’il a déjà. “Je ne sais pas.” Il rit de nouveau. “La probabilité est très faible, mais je ne dirais pas que c’est nul. Je suis vraiment excité.”

La déclaration de cet article a été en partie financé par une subvention de la National Science Foundation.