Inhimillinen komedia
Luin Gary Taubesin kirjan Nobel Dreams: Power, Deceit and the Ultimate Experiment. Kirja kertoo W– ja Z-bosonien löytämisestä tutkimuslaitos CERNissä vuonna 1983 ja sen jälkeen alkaneesta supersymmetriajahdista, joka jatkuu vielä neljä vuosikymmentä myöhemmin. Löytö oli tärkeä todiste hiukkasfysiikan Standardimallin puolesta, ja se palkittiin Nobelilla heti vuonna 1984.
Fysiikan teoriat ovat kirjassa sivuosassa. Taubes kuvailee hiukkasfysiikan sisältöä niin vähän kuin mahdollista. Hänen selityksensä ovat kevyitä, yksinkertaisia ja enimmäkseen oikein.
Taubes oli aiemmin kirjoittanut nyrkkeilystä lehtiin The Atlantic ja Playboy. Tämä näkyy hänen otteessaan. Kannessa siteerataan kirja-arvostelua, jona mukaan kirja kertoo tieteestä kertoessaan inhimillisestä komediasta. Sisältö lunastaa lupauksen, vaikka ennemmin sopisi ehkä puhua tragikomediasta.
Taubes vietti yhdeksän kuukautta CERNissä kokeellisten fyysikkojen parissa, tarkkaillen heitä läheisesti päivät ja yöt toistensa perään. Taubesin lähestymistapa on journalistinen, hän keskittyy ihmisiin ja antaa havaintojen puhua puolestaan. Syvälle meneviä sosiologisia huomioita Sharon Traweekin tapaan on turha odottaa.
Kirjan vahvuus on siinä että Taubes kirjoittaa läheltä seuraamastaan käytännöstä tarkkaan ja koristelematta. Kirja lähestyy aihetta yhden henkilön kautta. Tarinan päähenkilö on Carlo Rubbia, W– ja Z-bosonit löytäneen kokeen UA1 johtaja. Olen kuullut, että Rubbia oli toivonut Taubesin kirjoittavan itsestään ylistyksen tieteen suurmiehenä. Jos tämä on totta, hän tuskin oli tyytyväinen tulokseen.
Heti alkuun Taubes kuvailee kokeellista hiukkasfysiikkaa alana, jossa poliittinen suhmurointi, fyysinen kestokyky, raha ja sisu (engl. guts – ehkä ”muna” olisi tässä tarkempi suomennos) ovat yhtä tärkeitä kuin tieteellinen näkemys.
Taubes kirjoittaa, että ei pysty löytämään Rubbiasta pienintäkään vaatimattomuuden jälkeä. Taubes kuitenkin näyttää Rubbian hyvin inhimillisenä hahmona. Rubbia aloitti elektroniikkavirtuoosina, joka pursusi ideoita ja omaksui uusia teknologioita hämmästyttävän nopeasti. Hän hyppi kunnian perässä hankkeesta toiseen ja mantereelta toiselle, ja jätti kokeet puolitiehen (ja yhteistyökumppaninsa tyhjän päälle) kun ne eivät tuottaneetkaan toivottua tulosta.
Rubbia halusi menestyä niin kovasti, että julkaisi väitettyjä läpimurtoja joita data ei tukenut. Hän sai tieteilijöiden parissa maineen klovnina, joka väittää tänään yhtä ja huomenna jotain ties mitä. Rubbian lempimääritelmä asiantuntijalle on henkilö joka on jo tehnyt kaikki virheet, ja tällä mittarilla hänen asiantuntijuutensa oli kiistaton. Rubbia kuitenkin onnistui vakuuttamaan rahoittajat ja päättäjät siitä, että hän pystyy rakentamaan aivan uudenlaisen kiihdyttimen CERNiin ja löytämään W– ja Z-bosonit ennen ketään muuta.
Rubbian ideana oli muuttaa protoneita kiihdyttävä SPS-kiihdytin niin, että se kierrättää samaan aikaan antiprotoneita vastakkaiseen suuntaan ja törmäyttää niitä protoneihin. Hän myös halusi rakentaa kolmikerroksisen talon kokoisen, ennennäkemättömän kattavan ja monimutkaisen havaintolaitteen UA1 etsimään sotkuisista protoni-antiprotoni-törmäyksistä uusia hiukkasia.
Tutkijoiden suhtautumista Rubbian suuruudenhullun hankkeen mahdollisuuksiin kuvaa se, miten yksi CERNin teoreettinen fyysikko ehdotti kokeelle nimeä Colliding Rings for Antiproton Proton, eli CRAP. (Suomeksi ehkä Protoni-Antiprotoni-Syklinen-Koe-Apparaatti.)
Rubbian kunnianhimo ja kyky kerätä rahoitusta veti kuitenkin mukaan maailman parhaita kokeellisia hiukkasfyysikoita. Monet tutkijat, jotka olivat vannoneet etteivät enää koskaan työskentele Rubbian kanssa, koska tämä on niin epämiellyttävä ihminen, palasivat kehään.
Taubesin mukaan Rubbia luki kaiken hiukkaskiihdyttimiä käsittelevän kirjallisuuden ja sisäisti niiden toiminnan paremmin kuin ammattilaiset. Hän osasi ratkaista samalta istumalta havaintolaitteiden teknisiä ongelmia, joista oli juuri kuullut ja joihin alan parhaat tuntijat olivat jääneet jumiin.
Taubes kuvailee, miten Rubbian valttina oli se, että hän ajatteli nopeammin ja huusi kovempaa kuin kukaan muu. Rubbian johtamistyylistä onkin kirjassa paljon esimerkkejä, joita ei voi pitää kovin mairittelevina. UA1-ryhmän jäsenet työskentelivät 15 tuntia päivässä 7 päivää viikossa yli kuuden vuoden ajan. Ryhmän toinen johtohahmo Bernard Sadoulet sanoi Rubbialle saavansa enemmän aikaan työskentelemällä vain 10-11 tuntia joka päivä, ei 20 tuntia. Rubbian mielestä tämä oli laiskottelua, hän itse nukkui 4-5 tuntia vuorokaudessa ja työskenteli loput.
Kirjan tyyli on letkeä, kuvailu eloisaa ja kerronta imee mukaansa. CERNin 80-luvun tupakansavuiset huoneet ja kahvintäytteiset yöt tulevat tutuksi. Taubes ei epäröi toistella 80-luvun fyysikoiden rasvaisia juttuja, mutta nostaa myös esille naisfyysikoiden vahvan osuuden. Rubbialla oli tapana tytötellä, mutta hän tunnisti naisten asiantuntemuksen ja nosti heidät korkeaan asemaan, kunhan he eivät olleet liian itsenäisiä, vaan suhtautuivat häneen hyväntahtoisena isähahmona. Kirjan perusteella tämä ei kyllä juuri eroa siitä, mitä Rubbia vaati miehiltä.
Rubbia kohteli tarvittaessa dataa samalla piittaamattomuudella kuin fyysikoita. Rubbian tyyli esittää virheellisesti tulkittua dataa oli legendaarinen, ja tarvittaessa hän keksi omasta päästään koetuloksia väitteidensä tueksi.
Lopulta valvotut yöt, riitaiset kokoukset, jatkuvat deadlinet, häikäilemättömät petokset, toisten koeryhmien hakkerointi, ja uuden teknologian rakentaminen nopeammin kuin mitä moni piti mahdollisena tuotti tulosta. Rubbia onnistui. Kiihdytin toimi, havaintolaite UA1 toimi, koeryhmä toimi, ja vuonna 1983 W– ja Z-bosonit löytyivät.
CERNin johto hoiti julkisuuden taitavasti, ja vuonna 1984 Rubbialle myönnettiin Nobelin palkinto yhdessä Simon van der Meerin kanssa. van der Meer oli kehittänyt ratkaisevan teknologian, jolla kerättiin tarpeeksi antiprotoneita. Kun kiihdyttimen idea oli aikoinaan esitelty Yhdysvalloissa kiihdytinlaboratorio Fermilabissa, yleisö oli nauranut ja huutanut pilkkaavasti ”mistä saatte antiprotoneita – toisesta galaksistako?”. Niinpä Fermilabilta meni löytö sivu suun, ja CERN sai ensimmäisen Nobelin palkintonsa. Yhdysvalloissa hiukkasfysiikan kokeita ei tuolloin myöskään juuri rahoitettu, kun taas CERNillä oli kosolti rahaa.
Vain muutamaa vuotta aiemmin yhdysvaltalaisia hiukkasfyysikkoja tutkinut antropologi Sharon Traweek oli pannut merkille, miten he eivät voineet ajatellakaan, että Yhdysvallat ei olisi aina alan johdossa. Nyt kruunu siirtyi Eurooppaan.
Alle kaksi viikkoa sen jälkeen kun W ja Z löydettiin Yhdysvalloissa reagoitiin tappioon päättämällä rakentaa Superconducting Supercolliderin (SSC), josta oli määrä tulla historian isoin ja korkeaenergisin kiihdytin. Jos Yhdysvallat oli 60-luvulla kisannut Neuvostoliiton kanssa kuumatkasta, 80-luvulla kilpailijana oli Eurooppa ja tantereena hiukkasfysiikka. CERN vastasi SSC:hen päättämällä rakentaa Large Hadron Colliderin (LHC). Lopulta SSC peruttiin vuonna 1993, ja LHC aloitti toiminnan 2008, noin 15 vuotta alkuperäisestä aikataulusta jäljessä. Rubbian UA1 oli tulevien suurprojektien malli, ja CERN säilytti paikkansa maailman johtavana hiukkasfysiikan laboratoriona.
Taubesin kolmen näytöksen moraalinäytelmässä (ehkä Hollywoodin nyrkkeilyelokuva olisi lähempi vertailukohta) Nobelin palkinto on Rubbian huippukohta. Sen jälkeen on vuorossa sarjan epäonnistuminen-menestys-rappio kolmas osa. Rubbia oli pelannut uhkapeliä ja voittanut, ja hän jatkoi kovilla panoksilla: nyt kohteena olivat skvarkit ja muut supersymmetriset hiukkaset. Ollessani CERNissä 20 vuotta myöhemmin tälle vieläkin naureskeltiin: ”Rubbia on löytänyt skvarkit – kysy vain häneltä!”.
On yllättävää, miten epäillen supersymmetriaan aluksi suhtauduttiin. Kun LHC käynnistyi 2008, supersymmetria oli sitä vastoin noussut keskeiseksi uuden fysiikan vaihtoehdoksi – vaikka siitä ei ollut 25 vuoden aikana näkynyt jälkeäkään.
Idealla oli omat vakaumukselliset tai opportunistiset kannattajansa jo varhain. Kirjassa yksi esimerkki edellisistä on John Ellis, jonka Taubes kastaa supersymmetrian evankeliumin profeetaksi (Ellis lienee tästä imarreltu). Hän löi jo vuonna 1983 vetoa, että supersymmetria löytyy heinäkuuhun mennessä. Vaikka näin ei käynyt, supersäieteorian nousu vuonna 1984 antoi idealle nostetta.
On hauska huomata muitakin tuttuja hahmoja. Ylimielinen teoreetikko Alvaro De Rújula kuulostaa aivan itseltään nauraessaan supersymmetrialle, sitten hypätessään sen kelkkaan, ja lopulta jättäessään sen taakseen ennen monia muita. Erityisen vakavana näyttäytyy Jack Steinberger, joka oli Rubbian ohjaaja ja yhteistyökumppani, ja myöhemmin ampui alas tämän perättömiä väitteitä. Toisin kuin moni muu, hän pitäytyi päätöksessään olla enää työskentelemättä Rubbian kanssa.
Kirjasta hieman loppuu puhti Taubesin seuratessa päivä päivältä miten UA1-ryhmä jatkaa hurjaa tahtia supersymmetrian perässä. Yksi Nobel ei ollut tarpeeksi, Rubbia halusi voittaa niin paljon, että näki datassa jotain mitä ei ole olemassa, ja väitti ryhmän tehneen löydön.
Rubbia oli kuitenkin haalinut kokeeseen kriittisiä ja omanarvontuntoisia tutkijoita, ja kokoonpanon vaihtuvuus takasi sen, että ulkopuolinen kritiikki siirtyi kokeen sisälle. Itsevaltiaan ote lipsui, kun tutkijat eivät suostuneet vastoin näyttöä tukemaan hänen väitteitään, eivätkä lähimmätkään yhteistyökumppanit pysyneet hänen puolellaan. Rubbiasta tosin tuli kirjan julkaisemisen jälkeen vuonna 1989 CERNin johtaja, että yhteisöllisesti hän kyllä menestyi.
Taubes maalaa tunnistettavan kuvan CERNin epämuodollisesta kulttuurista räävittömine joulunäytelmineen, missä estotta pilkataan arvostetuimpien tutkijoiden rakkaimpia ideoita ja surkeimpia floppeja. Taubes ei romantisoi tieteen tekemistä, ja antaa lukijan vetää omat johtopäätöksensä.
Nykyään työkulttuuri on erilainen ja data-analyysit ovat huolellisempia. Toisaalta ilmiöt ovat monimutkaisempia ja kokeita tehdään enemmän, joten mahdollisuus tilastollisille sattumille on isompi. Kokeiden OPERA ja BICEP2 esimerkki osoittaa, että kiihdytinten ulkopuolella kunnianhimo vie tutkijoita vieläkin harhaan.
Kirja monelta osin näyttää, miten tieteen tekeminen on joskus kaukana ihanteesta, ja miten tutkimusta tehdessä on epävarmaa mikä toimii ja ketkä jäävät tyhjin käsin. Samalla Taubesin kertomus kuitenkin osoittaa, että tiedeyhteisön kriittinen lähestymistapa toimii: signaali suodatetaan kohinasta, ja oikeat tulokset erotetaan vääristä.
7 kommenttia “Inhimillinen komedia”
Vastaa
Schrödingerin raketti
Toisinaan kysytään, miksi pitäisi löytää teoria, joka yhdistää yleisen suhteellisuusteorian ja kvanttifysiikan, viimeksi edellisen merkinnän kommenteissa. Syy on se, että teoriat ovat ristiriidassa keskenään.
Kvanttifysiikassa hiukkaset (ja siten kaikki aine) ovat epämääräisiä. Tämä tarkoittaa sitä, että hiukkasella ei ole tiettyä paikkaa, on vain todennäköisyysjakauma sille, mistä hiukkanen löytyy.
Tunnettu esimerkki on Erwin Shrödingerin ajatuskoe kissasta, joka on suljettu laatikkoon myrkkykapselin kanssa. Jos kapselin vieressä oleva radioaktiivinen hiukkanen hajoaa, kapseli rikkoutuu ja kissa kuolee. Hiukkasen hajoamista kuvaa kvanttifysiikka: hiukkanen ei ole hajonnut eikä ollut hajoamatta, on vain todennäköisyys sille, että se olisi hajonnut. Niinpä kissakaan ei ole elossa eikä kuollut, vaan sillä on todennäköisyys kumpaankin.
Yleisen suhteellisuusteorian mukaan gravitaation lähteenä toimii aine. Jos aineen tila on epämääräinen, siten myös gravitaatio on epämääräinen. Yleisessä suhteellisuusteoriassa kuitenkin sekä aine että gravitaatio eivät ole epämääräisiä vaan määrättyjä, kuten Newtonin klassisessa mekaniikassa.
Yksi yritys ratkoa tätä gravitaation ja kvanttifysiikan ristiriitaa tunnetaan nimellä semiklassinen gravitaatio. Sana semiklassinen viittaa siihen, että ainetta tarkastellaan kvanttimekaanisesti mutta aika-avaruutta ei. Gravitaation lähteenä ei ole suoraan aineen ominaisuudet (jotka ovat epämääräisiä), vaan keskiarvo aineen ominaisuuksien todennäköisyysjakaumasta. Asiaa voi havainnollistaa raketilla.
Ajatellaan avaruudessa kulkevaa rakettia, jonka ohjaamossa on radioaktiivinen hiukkanen. Kun hiukkanen hajoaa, siitä lähtevä valo menee 50% todennäköisyydellä oikealle ja 50% todennäköisyydellä vasemmalle. Jos ohjausjärjestelmä on kytketty siten, että se kääntää raketin sen mukaan minne hajoamisessa syntyvä valo menee, niin raketin rata on epämääräinen kuin kissan elämä. Myös raketin synnyttämä gravitaatiokenttä on epämääräinen: se on 50% todennäköisyydellä kallellaan vasemmalle ja 50% todennäköisyydellä oikealle.
Tässä tapauksessa keskiarvo on hyvin erilainen kuin mikään toteutunut vaihtoehto. Keskiarvo on se, että raketti menee suoraan, mutta kun raketti havaitaan, se löytyy joko oikealta tai vasemmalta. Vastaako gravitaatio keskiarvoa vai näkemäämme vaihtoehtoa? Vuonna 1981 Don Page ja Charles Don Geilker testasivat asiaa kokeellisesti.
Page ja Geilker rakensivat systeemin, joka synnyttää satunnaislukuja kvanttimekaanisesti, sijoittivat kappaleita lukujen mukaan, ja mittasivat kappaleiden gravitaatiota. Tuloksena oli, että gravitaatio vastasi vain havaittua vaihtoehtoa, ei vaihtoehtojen keskiarvoa. He päättelivät, että semiklassinen gravitaatio ei kuvaa todellisuutta, vaan gravitaatiota pitää käsitellä kvanttifysikaalisesti.
Tutkimuksen heikko kohta on se, että Page ja Geilker olettivat, että kaikki vaihtoehdot toteutuvat, vaikka näemme vain yhden. Tämä tunnetaan kvanttimekaniikan monimaailmatulkintana. Ei tiedetä onko tulkinta oikein: se miten kvanttimekaniikan todennäköisyydet pitäisi ymmärtää on yksi fysiikan isoimpia avoimia kysymyksiä (lisää aiheesta täällä, täällä ja täällä).
Voi olla, että monimaailmatulkinta on väärin, ja näkemämme vaihtoehto on ainoa mikä toteutuu: kun systeemiä havaitaan, todennäköisyys tiivistyy sen ympärille. Tätä kutsutaan romahdukseksi. Silloin Pagen ja Geilkerin kokeessa satunnaislukugeneraattori tuottaa vain yhden tuloksen, jonka mukaan massat asetetaan vain yhteen paikkaan. Ei ole toista maailmaa, jossa Page ja Geilker pistävätkin ne eri asentoon. Tässä tapauksessa mittaus ei kerro semiklassisesta gravitaatiosta mitään, tarvitaan erilainen koe.
Jos vain yksi vaihtoehto toteutuu, niin todennäköisyysjakauma muuttuu äkillisesti romahduksessa. Ensin raketti on keskimäärin keskellä, mutta kun todennäköisyys tiivistyy, keskiarvo hyppää nopeasti joko oikealle tai vasemmalle. Jos kaikki vaihtoehdot ovat kaukana keskiarvosta, kuten raketin tapauksessa, muutos gravitaatiokentässä on iso.
Nykyään laboratoriossa osataan tehdä kvanttisysteemejä, joissa on kaksi vaihtoehtoa, jotka ovat kaukana toisistaan. Esimerkiksi valonsäde voidaan lähettää siten, että sillä on 50% todennäköisyys mennä jommastakummasta putkesta, joiden väli on yli puoli metriä. Jos pystyttäisiin seuraamaan valon aiheuttamaa gravitaatiota, voitaisiin katsoa muuttuuko se valon tilan romahtaessa ja keskiarvon siirtyessä keskeltä toiseen putkeen.
Ajatuskokeen rakettiin verrattuna tämän todellisen koejärjestelyn ongelma on se, että valonsäteen gravitaatio on erittäin heikko, koska siinä on niin vähän energiaa. Rakettia –tai edes Pagen ja Geilkerin käyttämiä puolentoista kilon painoja– on taasen vaikea eristää ympäristöstä niin, että todennäköisyys ei heti romahtaisi. On ehdotettu kokeita, missä saadaan kompromissi ison massan ja hyvän eristyksen välillä. Toistaiseksi teknologia ei ole riittänyt niiden toteuttamiseen.
Idea on kuitenkin kiinnostava esimerkki siitä, miten kvanttifysiikan ja gravitaation yhdistäminen voi liittyä kvanttimekaniikan todennäköisyyden ymmärtämiseen. Yleensä niitä käsitellään erillisinä ongelmina.
Toistaiseksi ainoa fysiikan osa-alue, missä minkäänlaisen kvanttigravitaation ennusteita on onnistuneesti testattu ja saatu uutta tietoa on kosminen inflaatio. Siinä ei käytetä semiklassista gravitaatiota. Sen sijaan sekä aineen että aika-avaruuden pieniä epätasaisuuksia käsitellään kvanttifysikaalisesti. Näiden epätasaisuuksien kvanttivärähtelyistä syntyvät rakenteen siemenet, jotka näkyvät nykyään galaksien jakaumassa ja kosmisessa mikroaaltotaustassa. Vielä ei kuitenkaan ole nähty suoria merkkejä siitä, että rakenteen siemenet ovat todella syntyneet kvanttifysikaalisesti, ja gravitaation ja kvanttifysiikan tutkiminen eri näkökulmista saattaa tuottaa yllätyksiä.
21 kommenttia “Schrödingerin raketti”
-
Valon aiheuttamaan painovoimaan liittyen; mitä mieltä olette tästä tutkimuksesta?www.sciencedirect.com%2Fscience%2Farticle%2Fpii%2FS0375960100002607%3Fvia%253Dihub&key=e462d95c044c7c2ed195b64332cc28a45a9f5ef0
-
Kaukana käymättömien maisemien takana asustelee tieteellinen väestö, joka juuri ja juuri havaitsee meidän tähtemme ja päättelee eksoplaneetoiksi muutamia. Tiiviin seurannan päätteksi he tulevat johtopäätökseen, että kyseessä on 6…10 planeetan järjestelmä saaden tilastollisen todennäköisyysjakauman planeettajärjestelmän paikka-liikemääräavaruudelle simuloiden hermiittisten operaattorien avulla tilavektorien pistetuloja.
Miten tämä todennäköisyysjakauma planeettojen löytymisestä eroaa fundamentaalisti kvanttimekaniikan epämääräisyyden todennäköisyysjakaumasta?
-
”Voi olla, että monimaailmatulkinta on väärin, ja näkemämme vaihtoehto on ainoa mikä toteutuu: kun systeemiä havaitaan, todennäköisyys tiivistyy sen ympärille.”
Eikö tuollainen tiivistymäkin ole vain jokin todennäköisyysjakauma, joka sitten on se ”joka toteutuu”? Populaarikirjallisuudesta saa sellaisen käsityksen, että havaitseminen tuottaa jonkin idealisoidun täsmällisen tulosen, mutta onko sellainen edes fysikaalisesti mahdollista? Herääkin kysymys, että miten monimaailmatulkinta tulkitsee mittaustarkkuutta? Meinaan vaan, että jos ideaalit mittaukset jäävät jo periaatteessa epämääräisyyden verhon taakse, niin eikö tämä psykologisesti vetoava monimaailmatulkinta lennä oikopäätä semiklassisten ideoiden roskakoriin?
”Jos pystyttäisiin seuraamaan valon aiheuttamaa gravitaatiota, voitaisiin katsoa muuttuuko se valon tilan romahtaessa ja keskiarvon siirtyessä keskeltä toiseen putkeen.”
Mutta eikö se ole jo etukäteen selvää, ilman kalliita kokeitakin, että avaruuden kaarevuus on siellä, missä hiukkanen on määrätyssä/tiivistyneessä tilassa? Ja jos aika-avaruus on määrätyissä tiloissa olevien suurten massojen seuraus, niin hentoiset fotonit todennököisesti aiheuttavat epämääräisyydellään alta kaiken mittaustarkkuuden olevan muutoksen paikalliseen kaarevuuteen. Vielä jos oletetaan, että mahdollisimman tasaiseksi oletettu aika-avaruus jotenkin elää kaukaisten massojen kaoottisten liikkeiden mukaan, niin eivätkö tuollaiset kokeet ole ns. hölmöläisten hommaa?
-
Olen joskus esittänyt David Deutschin monimaailmatulkinnan kokeen:
Hommaan tarvitaan ensinnäkin täyden tietoisuuden omaava tietokone, mikä jo yksinään on suhteellisen mahdoton vaatimus. Tietokone tekee mittauksia koetilanteesta. Mutta kvanttimekaniikan sääntöjen mukaan sen on osattava pyyhkiä muististaan näkemänsä (kuten kaksoisrakokokeissakin tieto hiukkasen reitistä pilaa interferenssin). Tämän jälkeen tehdään maailmojen välillä interferenssikoe. Jos tulos on (useiden kokeiden jälkeen) 50/50 1 tai 0, niin köpistulkinta on oikea, jos tulos on aina 1 on monimaailmatulkinta oikea.
-
”Yleisen suhteellisuusteorian mukaan gravitaation lähteenä toimii aine. ”
Joskus muistan, että olet maininnut blogissasi, että energia muovaa aika-avaruutta siinä kuin aine. (Pimeä energia?) Ja toisaalta kerroit, että energia ja massa eivät ole sama asia. Ja alkeishiukkaten massa taidetaan ilmoitta energiana. Jotenkin tuntuu, että niillä pitäisi olla yhteinen nimittäjä
-
Hyvä puoli näissä kvanttimekaniikan eksoottisia ilmiöitä koskevissa laboratoriokokeissa on se, että vaikka ollaan tieteen eturintamalla, koelaitteistot ovat monta kertaluokkaa halvempia kuin massiiviset hiukkaskiihdyttimet tai avaruusteleskoopit. Tämä antaa mahdollisuuden myös pienempien yliopistojen laitoksille tehdä Nobel-tason löytöjä, jos rohkeutta ja osaamista sellaiseen kokeelliseen tutkimukseen löytyy. Teorioita voidaan aina kehitellä, mutta aika ajoin ne on hyvä ankkuroida myös kokeelliseen (reaali)maailmaan. Hyvänä esimerkkinä Otaniemessä tehtävä kvanttitietokoneita koskeva perus(?)tutkimus.
Tämän päälle vielä yksi kysymys koskien tyhjiöstä syntyviä hiukkas-antihiukkaspareja, jotka ”annihiloituvat välittömästi”. Oletan että ne ovat olemassa nollaa pidemmän ajanjakson. Tällöin pitäisi olla mahdollista, että esim. hiukkaskiihdyttimen hiukkassuihkun yksittäinen hiukkanen osuu syntyvän parin toiseen osapuoleen ja sysää sen pois annihilaation ulottuvilta. Tällaisen törmäyksen ns. vaikutusala on varmaan hyvin pieni, mutta oletan että ilmiö olisi havaittavissa ja yleisempi tapahtuma kuin esim. Higgsin hiukkasen tuottaminen. Käytännön hankaluus lienee siinä, että tällaisia törmäyksiä tapahtuisi koko kiihdytinrenkaassa mutta harvoin siellä missä kiihdyttimen detektoriasemat voisivat niitä havaita. Onko tätä aihetta jossain jo pohdittu tai tutkittu?
-
Itse käsitän näin: säilymislakeja tulee aina noudattaa. Virtuaalihiukkaset: niiden energioiden summan tulee olla nolla. Feynmannin diagrammit eivät edusta fysiikalista todellisuutta. Tyhjössä ei synny eikä tuhoudu mitään ”pallukoita”. Ne ovat vain tyhjön kirjanpitovälineitä. Virtuaalipartikkeleita ei ”oikeesti” esiinny, kenttiä esiintyy.
Vaikka fotonit ovat toistensa antipartikkeleita, niiden täytyy ilmaantua pareissa, koska niillä on impulssimomentti. Yksittäisellä fotonilla ei ole koskaan nolla impulssimomenttia (eli niiden on ilmestyttävä pareittain vastakkaisin impulssimomentein). Fotoneilla ei ole itseisvuorovaikutusta.
Mielestäni koko sana ”virtuaalihiukkanen” oli aikoinaan suuri kömmähdys (kuten oli sanahirviö: the God particle). Useimmat (ainakin diletantit) käsittävät tosiaan kyseessä olevan ”jonkinlaiset” hiukkaset, ja Feynmannin (sinänsä kätevät) diagrammit vielä lisäävät tavisten väärinymmärrystä.
-
Yhden hiukkaen gravitatiovaikutus on mitätön , joten mitattavissa olevat ilmiöt ovat käytännössä aina keskiarvoistumia suuremmista hiukkasklimpeistä. Kvanttimekaniikan mukaan olisi loogista, että mittaushetki määrää yksittäisen hiukkasen aiheuttaman gravitaation. Einstein olisi tästä varmaan eri mieltä – aika-avaruus ei ole epämääräinen.
Vastaa
Mikä menee pieleen
Edellisessä merkinnässä kirjoitin siitä, että fyysikot eivät usein viitsi ruveta julkisesti arvostelemaan väärinä pitämiään ideoita. Poikkeuksiakin on. Kommenteissa minulta kysyttiin teoreetikko Sabine Hossenfelderin videosta What’s Going Wrong in Particle Physics? (This is why I lost faith in science.). Koska Hossenfelderista on tullut näkyvä hiukkasfysiikan kriitikko, voi olla aiheellista kommentoida missä hänen arvostelunsa osuu oikeaan ja miten se menee harhaan.
Hossenfelderin mukaan hiukkasfysiikka ei enää ole tiedettä, ja hän vertaa hiukkasfyysikoita nigerialaisten huijauskirjeiden lähettäjiin. Hossenfelder on vuosia arvostellut hiukkasfysiikkaa, ja hän on kirjoittanut aiheesta kirjan Lost in Math: How Beauty Leads Physics Astray.
Hossenfelderin mukaan hiukkasfysiikka alkoi mennä raiteilta 1970-luvulla, kun Standardimalli oli saatu kasaan. Sen jälkeen hiukkasfyysikot ehdottivat Standardimallin laajentamista supersymmetrialla, suurella yhtenäisteorialla, aksioneilla ja muilla teoreettisilla ideoilla, kuten oikeakätisillä neutriinoilla ja toisilla pimeän aineen ehdokkailla.
Sittemmin Standardimalli on 50 vuoden ajan kuvannut oikein kaikkia hiukkaskiihdyttimissä tehtyjä kokeita. Koska laajennusten ennustamia uusia hiukkasia ei ole löytynyt, Hossenfelder vertaa niitä isojalkaan, pohjoisamerikkalaisen kansanperinteen kuvitteelliseen eläimeen, jonka olemassaoloa on yritetty todistaa erilaisilla huijauksilla.
Hossenfelder sanoo, että hiukkasfyysikot eivät opi virheistään: kun kokeet osoittavat jonkun hiukkasfysiikan mallin ennusteet vääriksi, he vain muuttavat mallia siten, että sen ennusteet ovat juuri nykyisten kokeiden ulottumattomissa, mutta seuraavien tavoitettavissa.
Hänen mukaansa syy hiukkasfysiikan surkeaan tilaan on se, että hiukkasfyysikot yrittävät ratkaista ongelmia, jotka eivät oikeasti ole ongelmia. Hossenfelder listaa videossa ja blogissaan, mitkä ongelmat ovat hänen mielestään oikeita ja mitkä keksittyjä. Hossenfelderin mukaan fysiikassa tapahtuu edistystä ainoastaan kahta reittiä: joko teoria ja havainnot ovat ristiriidassa, tai teoriassa on sisäinen ristiriita. Vain ristiriitojen tutkiminen vie tiedettä eteenpäin.
Hossenfelder on oikeassa, että hiukkasfyysikot tuottavat paljon malleja, joiden ainoa motivaatio on se, että niitä voidaan testata lähitulevaisuuden kokeissa. Samoja malleja käytetään sitten osoituksena siitä, että noilla kokeilla on kiinnostavaa tutkittavaa, mikä on harhaanjohtavaa mainontaa. On myös totta, että hiukkasfysiikka on kriisissä koska CERNin Large Hadron Collider (LHC) ei ole nähnyt merkkiäkään Standardimallin tuonpuoleisesta fysiikasta, eivätkä fyysikot ole aina reagoineet tähän rehellisesti. Olen esimerkiksi kuullut erään hyvin tunnetun tutkijan puolustautuvan väittämällä, että LHC:n ei odotettukaan näkevän mitään uutta, mikä on räikeää historian vääristelyä.
Hossenfelder kuitenkin pistää ideoita kasaan liian suurella lapiolla, eivätkä hänen sääntönsä siitä, miten tiedettä pitäisi tehdä vastaa sitä, miten tiede on todellisuudessa edistynyt. (Ennen LHC:n käynnistymistä Hossenfelder esitti, että LHC ei löydä edes Higgsin hiukkasta.)
Kun Standardimalli 1970-luvulla kehitettiin, oli erilaisia ideoita siitä, millaisia hiukkasia ja vuorovaikutuksia on olemassa. Etukäteen ei tiedetty, että juuri sittemmin Standardimallina tunnetuksi tullut teoria olisi oikea, tai että sen pätevyysalue on niin laaja. Ei siis ollut syytä olla esittämättä vaihtoehtoja ja laajennuksia.
Hossenfelder niputtaa yhteen eri laajennukset, mutta esimerkiksi pimeän aineen ja supersymmetrian tilanne on hyvin erilainen. Supersymmetria on teoreettinen idea, jolle ei ole löytynyt tukea havainnoista. Pimeä aine on havaintoihin perustuva idea, joka on 90 vuotta selittänyt ja ennustanut lukuisia havaintoja.
Hossenfelder on monissa yhteyksissä arvostellut pimeää ainetta, ja hänen mukaansa havainnot voisi yhtä hyvin selittää muuttamalla gravitaatiolakia. Kukaan ei kuitenkaan ole pystynyt esittämään tällaista teoriaa, joka selittäisi kaikki havainnot, jotka pimeä aine selittää, saati ennustaisi oikein uusia havaintoja. Hänen mukaansa on myös turha tutkia teoreettisia pimeän aineen malleja, koska havaintojen selittämiseksi ei tarvitse tietää millainen hiukkanen on kyseessä.
Fysiikan tavoitteena ei kuitenkaan ole vain selittää havaintoja, vaan käyttää havaintoja apuna maailman ymmärtämiseen. On aiheellista arvostella (kuten olen itsekin tehnyt) sitä, että vaikka pimeän aineen hiukkasiksi ehdotettuja nynnyjä ei ole nähty kokeissa kuten olisi pitänyt, ei ole silti todettu, että idea oli väärin. Mutta on muita kelpoisia pimeän aineen ehdokkaita, esimerkiksi oikeakätiset neutriinot. Kun havainnot osoittavat, että on olemassa uusia hiukkasia (tai mustia aukkoja), on mielekästä tutkia, mitä ne voivat olla ja miten niitä voisi havaita.
Hossenfelder arvostelee kokeiden perustelemista sillä, että ne saattavat löytää jotain odottamatonta, koska hänen mukaansa niin ei tapahdu. Tämä ei ole totta. Fysiikan historiassa on lukuisia esimerkkejä siitä, miten kokeet ovat tuottaneet tärkeää tietoa asioista, mitä niitä ei ole suunniteltu tutkimaan.
Hyvä esimerkki on Hossenfelderin arvostelemien suurten yhtenäisteorioiden etsiminen. Niiden ennustaman protonin hajoamisen havaitsemiseksi rakennettiin kokeet Kamiokande ja Super-Kamiokande. Kokeet eivät nähneet protonin hajoamista, mutta niiden havainnot neutriinoista olivat keskeisiä sen osoittamisessa, että neutriinoilla on massa. Neutriinoiden massat olivat ensimmäinen Maan päällä havaittu todiste fysiikasta Standardimallin tuolta puolen, ja niistä on myönnetty kaksi Nobelin palkintoa.
Kokeen lisäksi myös neutriinoiden massojen teoreettinen pohdinta olisi Hossenfelderin kriteereillä ollut turhaa, koska niitä ei ennen Kamiokanden ja Super-Kamiokanden havaintoja tarvittu ratkaisemaan mitään selvää ristiriitaa. Todellisuudessa neutriinojen massojen teorian tunteminen etukäteen oli avain kokeen tulosten ymmärtämiseen.
Myös teoreettisella puolella edistystä on saatu myös keskittymällä asioihin, jotka eivät ole ristiriitoja. Yksi esimerkki on yleisen suhteellisuusteorian löytäminen 1900-luvun alkupuolella. Tutkimuksen ongelmana oli kyllä se, että Newtonin gravitaatioteoria ja suppea suhteellisuusteoria ovat ristiriidassa keskenään. Ratkaisu kuitenkin löytyi keskittymällä asioihin, jotka eivät ole ristiriitoja.
Yksinkertaisin tapa rakentaa suhteellisuusteorian kanssa sopusoinnussa oleva gravitaatioteoria on ottaa mukaan gravitaatiota kuvaava kenttä, samaan tapaan kuin sähkömagnetismia kuvaa sähkömagneettinen kenttä. Suomalainen fyysikko Gunnar Nordström ensimmäisenä ehdottikin tällaista teoriaa, joka kuitenkin osoittautui vääräksi. Sen sijaan Albert Einstein pääsi oikealle reitille yrittämällä ratkaista sen, miksi kaikki kappaleet putoavat samaa tahtia. Hossenfelderin kriteereillä tätä ei olisi pitänyt miettiä, koska siihen ei liity ristiriitaa.
Hossenfelder on tietoinen siitä, että tiede on edistynyt muutenkin kuin ristiriitojen kautta. Hän mainitsee esimerkkinä sen, että charm-kvarkin olemassaolo ennustettiin symmetrian ja kauneuden perusteella. Hän kuitenkin toteaa, että koska myöhemmin ymmärrettiin, että teorian matemaattinen rakenne vaatii charmin olemassaoloa, kyse oli ristiriidan ratkaisemisesta.
Tällainen argumentointi on ristiriidassa sen kanssa, että tarkoituksena on arvioida, millainen työ johtaa edistykseen. On mahdollista, että lopulta osoittautuu, että kaiken teorian mukaan oikeiden fysiikan teorioiden kaikki piirteet ovat välttämättömiä. Tämä ei kuitenkaan kerro mitään siitä, millä tavalla noita piirteitä kannattaa etsiä ennen kuin teoria on kädessä.
Olen aiemmin maininnut kosmisen inflaation esimerkkinä siitä, miten empiirisyydessä on kyse laajemmasta asiasta kuin ennustusten vertaamisesta havaintoihin. Hossenfelder listaa blogimerkinnässään kaksi kosmisen inflaation löytämiseen johtanutta ongelmaa esimerkkeinä asioista, joita ei kannata miettiä. Tämä havainnollistaa hänen lähestymistapansa puutteita.
Inflaatio on ollut hiukkasfysiikan hedelmällisin alue 1980-luvulta alkaen, ja tuonut sen yhteen kosmologian kanssa. Inflaatio on ennustanut havaintoja erinomaisesti ja johtanut teoreettiseen kehitykseen. Sen kautta on ensimmäistä kertaa onnistuneesti kokeellisesti testattu yleisen suhteellisuusteorian ja kvanttifysiikan yhteisiä ennusteita eli kvanttigravitaatiota. On muitakin hiukkasfysiikan alueita, kuten neutronitähtien rakenteen tutkiminen, joissa teoria ja havainnot ovat edistyneet yhdessä.
On tervettä että hiukkasfysiikan, kuten minkä tahansa tieteenalan, käytäntöjä arvostellaan yksittäistä artikkelia tai tutkimussuuntaa laajemmasta näkökulmasta, ja Hossenfelderin jotkut huomiot hiukkasfyysikoiden yhteisön ongelmista pitävät paikkansa. Hiukkasfysiikan ongelmat näkyvät siinäkin, että viiden vuoden kuluttua käynnistyvän LHC:n päivityksen HL-LHC jälkeisistä kiihdyttimistä ei ole tehty vielä päätöksiä. Muotivirtauksilla on myös hiukkasfysiikassa turhan iso merkitys, ja alan kauneuskäsityksiä on syytä arvioida uudelleen, kuten tapahtuukin.
Ei kuitenkaan ole taattua reseptiä siitä, mikä on hedelmällisin tapa tehdä tutkimusta. Tieteenfilosofit ovat tutkineet asiaa, ja Imre Lakatoksen jako edistyviin ja degeneroituviin tutkimusohjelmiin on hyödyllinen hiukkasfysiikankin osalta. Se ei kuitenkaan anna yksiselitteisiä vastauksia, ja edistys tulee usein yllättävistä suunnista.
44 kommenttia “Mikä menee pieleen”
-
Mitä mieltä olet sumeasta pimeästä aineesta? Selitysmallina se vaikuttaisi asettuvan ainehiukkasten ja muunnellun gravitaatiomallinnuksen ”puoliväliin”.
Pohjimmiltaan sumea ainekenttä on kuin kuin kylmät itsevuorovaikuttamattomat hiukkaset, mutta niiden merkityksellinen identiteetti gravitaation kannalta ei ole pistemäinen vaan on levinnyt esim. fraktaalisesti muutamista valovuosista tuhansiin valovuosiin sumeina 4-eksitaatioina, (tensori-)skalaarikenttänä. Vaikutusta olisi pimeän aineen inervallien kokonaismäärällä aika-avaruusotoksessa – ei perinteisellä paikallistuvuudella.
-
” On mahdollista, että lopulta osoittautuu, että kaiken teorian mukaan oikeiden fysiikan teorioiden kaikki piirteet ovat välttämättömiä.”
Mitä näyttöä/vihjettä on siitä, että kaiken teoria on oikeasti olemassa? Kauneuden tavoittelu ei kelvanne vihjeeksi? Onko yhtä lailla mahdollista, että tarvitaankin kaksi tai useampi teorioita? Mitä vaikuituksia sillä olisi, jos osoittautuisi, että kaiken teoriaa ei ole olemassa? -
Melkoisen analyysin teitkin!
Itselleni jäi Sabinen videosta mieleen kuva, joka yksinkertaisella tavalla havainnollistaa sen miten voidaan tuottaa jokseenkin ääretön määrä erilaisia teorioita, jotka ovat täysin yhteensopivia tähänastisten havaintojen kanssa, mutta tähänastisen havaintoalueen ulkopuolella teorioiden ennusteet voivat sitten divergoida kaikkiin mahdollisiin suuntiin.
(Muistaakseni jossain Ursan lehdessä tai kirjassa mainittiin kerran eräs (kosmologiaan liittyvä?) teoreetikon ennuste, joka meni pieleen suunnilleen kertoimella 10 potenssiin 120. Liekö maailmanennätys ekstrapolointivirheessä?)Mahdollisista faasimuutosista puhumattakaan.
Tarvitaan ehkä jotain enemmän kuin pelkkiä uusia matemaattinen teorioita, joita voidaan tosiaan muodostaa ääretön määrä.
Teoreettiset fyysikot ovat tunnetusti erittäin taitavia matematiikassa ja alan koulutus myös edellyttää sitä.
Einstein ei tiettävästi ollut kovin hyvä matematiikassa, mutta hän oli taitava tekemään ajatuskokeita, jotka olivat melkoinen yhdistelmä lennokasta mielikuvitusta ja rationaalista ajattelua. Esimerkkinä Einsteinin ajatusleikki siitä, millaista olisi ”ratsastaa” valonsäteellä. (Lukija on vapaa kokeilemaan. Mites se aikadilataatio toimikaan? Pysähtyykö aika? Tapahtuuko koko maailmankaikkeuden historia yhdessä silmänräpäyksessä (tai silmänräpäys ainakin siihen hetkeen asti kunnes fotonihevonen absorboituu johonkin)?)Hiukkaskiihdyttimet tuovat joskus mieleen tunnetun amerikkalaisen sananlaskun: ”if all you have is a hammer, everything looks like a nail”. Vastaavasti voidaan kysyä, tuleeko se mahdollinen ’Kaiken teoria’ sittenkään aivan kaikkea selittämään ja ennustamaan.
-
Kiitokset vastauksista ja täsmennyksestä koskien tuota tyhjön energiatiheyttä.
Ymmärrän pointin ”matematiikka siten kuin fyysikot sitä käyttävät”. 😀 -
Olitpa perusteellisesti perustellut! Tätä on varmaan kysytty jo monesti, mutta mikä on se fundamentaali asia, joka ”pakottaisi” gravitaation ja kvanttifysiikan yhteen. Esim. gravitaatio taitaa olla hyvin deterministinen yhtälö, se ei (kai) sisällä kvanttifluktuaatioita ja muuta.
Toisaalta atomiytimen massasta suurin osa lienee vahvavuorovaikutusvoimia, mutta vaikka sillä ei ole mitään käytännön vaikutusta, niin se vaikutus ei ole nolla. Energia liittäisi gravitaation siihen?
Ja kolmas kysymys, kun gravitaatioaaltoja on löydetty, ja puhutaan kentästä, niin mikä siellä oikein aaltoilee. Jos on aaltoja, niin kai pitäisi olla jotain, joka aaltoilee?
-
Räsänen: ”Gravitaatio ja kvanttifysiikka on jo onnistuneesti yhdistetty kosmisessa inflaatiossa, mutta vain hyvin rajoittuneessa tapauksessa.”
Tämän lausahduksen olemme kuulleet monasti aiemminkin vastauksissasi. En epäile asiaa ollenkaan (olen samaa referoinut itsekin). Mutta mikä on tämä ”vain hyvin rajoittunut tapaus”? Onko esim kysymys siitä, että inflaation aikuiset kvanttifluktuaatiot näkyvät kosmoksen tulevassa kehityksessä (esim taustasätelyn ominaisuudet)? Jos tämä vaatii pidemmän selityksen (oman osionsa) niin please.
-
Jotenkuten aiheeseen liittyen kysyisin Syksyltä ja muiltakin blogin lukijoilta, kumpaa veikkaatte intuition pohjalta oikeaksi: pimeää ainetta on olemassa, vai gravitaatioteoria on väärin?
En tiedä kumpi olisi fysiikan kehityksen kannalta ja ihmiskunnan tulevaisuuden kannalta parempi. Eli kumpi voisi tarjota jotain mullistavaa avaruusmatkailun, viestintätekniikan ym. teknologioiden suhteen (tai sitten kumpikaan ei toisi mitään uutta).
Minulla ei ole mitään suosikkia tämän suhteen. Se kumpi on oikein on oikein ja sillä siisti. Mutta tämä tietämättömyys ja kysymyksen avoimuus saa maallikon pääni pyörälle. Populaaria kirjallisuutta olen toki lukenut paljonkin ja jonkin verran tutkimuspapereita (niistä juuri mitään ymmärtäen), mutta silti minulla ei ole mielenrauhaa asian suhteen. Vaikka kaikki viittaa enemmän pimeään aineeseen, niin jostain sisältäni kumpuaa aina uudelleen vahva tunne, että sitä ei ole olemassa. Gravitaatioteoria on vain virheellinen. Olen kuitenkin kovan luokan Einstein-fani, joten en tällaista sano vain provosoidakseni. Yleinen suhteellisuusteoria ja kaikki muut Einsteinin saavutukset ovat vertaansa vailla, riippumatta siitä mikä osoittautuu lopulta oikeaksi.
Eli onko sinulla, Syksy, jotain tällaista sisäistä tunnetta (fyysikon ymmärryksesi ja loogisen ajattelun ulkopuolella) ja haluatko kertoa siitä tässä, jos on?
Loppuun Sabine Hossenfelderistä, että olen varmaan hyvin paljon samaa mieltä hänen kritiikistään kuin Syksykin. Tykkään siitä, että hän haastaa valtavirtaa ja jaksaa niitä asioita maallikoillekin selittää. Mutta jopa minun (”ihan miten vaan mutta mieluummin päinvastoin” -tyypin) on vaikea sietää kaikkea hänen sanomaansa, juurikin Syksyn kuvailemista syistä. Mutta suotakoon se Sabinelle, koska sensaatiohakuisuus (tai miksi sitä sanoisikaan) myy paremmin kuin laimeat nönnönnöö -videot (ja blogit ym.). Hän kuitenkin yrittänee tehdä osittaista elantoa tubettamisella, tosin en tiedä minkälaisista summista hänen katsojamäärillään puhutaan (mutta niitä katsojiahan hän yrittää näillä raflaavilla väitteillään saada).
-
Minusta kiinnostavia ovat kolmannet selitysyritykset, kuten J.S. Farnesin ajatus galaksien väliin repulsion ajamista negatiivisen massan hiukkasista, jotka selittäisivät galaksien rotaatiokäyrät ja bonuksena myös kiihtyvän laajenemisen, https://www.aanda.org/articles/aa/pdf/2018/12/aa32898-18.pdf . Negatiivisen massan hiukkaset voisivat mahdollistaa lähes valon nopeudella tapahtuvat tähtienväliset matkat ilman energiaa, koska jos sama määrä positiivista ja negatiivista massaa liikkuu yhdessä, kokonaiskineettinen energia ja liikemäärä ovat nollia. Avaruuslaivan varustaminen matkaan päinvastoin tuottaisi energiaa, kun sen ruumassa oleva negatiivinen massa luodaan. Robert Forward aikoinaan mietiskeli tällaisiakin.
-
-
Voi olla turhaa yrittää yhdistää hiukkasfysiikkaa gravtaation kanssa. Aika-avaruuden kuvaamiseen ei tarvita gravitonia eikä muutakaan hiukkasta. Sen sijaan vahva ja sähköheikko voivat olla paremminkin yhdistettävissä kosmoksen syntyajan lämpötilassa, mutta oikeaa teoriaa ei ole vielä keksitty. Toki uteliaisuus ja kokeileminen vie tiedettä eteenpäin.
-
Selvitin Hossenfelderin väitettä Bullet Cluster -havainnosta Syksyn linkkaaman tutkimuksen (Kraljic & Sarkar) valossa.
Tutkimuksessa kuvataan avoimesti kuinka menetelmää vaihdetaan, kylläkin perustellusti (ääriarvoteorian toisen lauseen sovelma), sovittumaan lähemmäs yhteen ΛCDM-kaikkeuden pimeän aineen halodynamiikkaa. Lopuksi annetaan aika vahva disclaimer omaan tutkimukseen simulaation törmäysnopeuden herkkyystarkastelusta sekä myöntö sille odottamalle, että vastaavan uuden löydön kohdalla standardikosmologia on todellisissa vaikeuksissa.
Saatu todennäköisyys luodatun punasiirtymän syvyydessä saadaan 10% luokkaan. Tämä yltää riittävään luotettavuuteen siitä, että todennettu Bullet Cluster mahtuisi kosmologiaparadigman sisään.
En löytänyt artikkelista mainintaa, että olisi huomioitu Bullet Cluster -löydön tulleen havaituksi luotauksessa, joka kattoi alle 6% taivaasta. Kun tämä huomioidaan, ääriarvotarkastelulta putoaa pohja pois – ei ole olemassa läpikotaisia tarkasteluotoksien jaksoja, joita vaaditaan ääriarvojen hyödyntämiseen silloin, kun varsinainen jakauma on saavuttamattomissa.
Tulosta voisi selitellä kaikkeuden isotropialla ja homogeenisuudella niin, että sellaisia otosjaksoja mahtuisi havainto-otokseen muutama ja että ääriarvojen käyttö olisi sallittua.
Kuitenkin, vaikka laskentamenetelmä hyväksyttäisiin, todennäköisyys moiselle nopealle halotörmäykselle massamittaluokassa putoaa promilleluokkaan ja ei ole luotettavasti sovitettavissa ΛCDM-kaikkeuteen.
Nähdäkseni Hossenfelderillä on pointtinsa ja samoin kuin satelliittigalaksien puute bulletclusterien esiintymä langettaa järkevän epäilyn pimeän hiukkasaineen mahdollisuudelle. Mainittu sumea pimeä massa levittynein pitkäaaltoisin eksitaatioin voisi paremmin soveltua ainekentän skalaariosioksi TAI muunnetun gravitaation kentän skalaariosioksi (scalar-vector-tensor).
-
Inflaatioteoria on fysiikan surkein adhoc satu,, jota ei voi yhdistää mihinkään fysiikan ns alkuhypoteesehin.
Pimeä energia on toinen vastaava. Olen ko. Hossenfeldetin kannalla myös siinä, että on teorian heikkoutta, ettei tapahdu edistystä, ei puuttuvien jättilaitteiden. -
Käsittääkseni, jos olen ymmärtänyt oikein ja jos oletetaan yksinkertaisuuden vuoksi Higgs-inflaatio, niin reheatingissä Higgsin kenttä muutti arvoaan, ja tästä vapautunut energia ilmeni tyhjästä syntyneinä Higgsin hiukkasina (eli inflatonikentän värähtelymoodeina), jotka pian hajosivat lähinnä hiukkas-antihiukkaspareiksi.
Mietin että jos samanlainen tapahtumasarja olisi käynnissä tälläkin hetkellä mutta paljon pienemmässä energiaskaalassa, niin miltä se näyttäisi. Tyhjästä syntyisi jotain skalaarihiukkasia, jotka sitten joko hajoaisivat tai eivät, riippuen niiden vuorovaikutuksista? Siinä tapauksessa että ne eivät hajoaisi nopeasti, niin esimerkiksi pimeä aine saattaisi olla tällaisia pimeän energian reheating-tuotteena syntyneitä hiukkasia(?)
-
Onko kvanttigravitaation ymmärtämisessä kyse vain siitä, että sitä mittaava koeasetelma ei ole (lähellekään) toteutettavissa tai liittyykö kokeelliseen mittaamiseen myös teoreettisia ongelmia?
Esim gravitaatioaaltojen osalta teoria oli jo vuosikymmeniä tiedossa, mutta vasta mittalaitteiden tarkkuuden parantuminen mahdollisti asian tutkimisen.
Jos teoreettista estettä ei ole, niin kuinka kaukana ollaan ollaan ensimmäisestä kokeellisesta mittauksesta? Ja mikä koeasetelma tämä olisi?
Vastaa
Oletetusti väärin
Kollegani ja ystäväni Will Kinney Buffalon yliopistosta mainitsi hiljattain seikan joka on fyysikoille (ainakin teoreettisille hiukkasfyysikoille ja kosmologeille) selvä, mutta saattaa tulla muille yllätyksenä: tutustuessaan kollegoidensa työhön fyysikot lähtevät usein siitä oletuksesta, että se on väärin.
Tähän kyseenalaistamisen kulttuuriin kuuluu toisaalta sekin, että voi nopeasti muuttaa kantaansa ilman että sitä pidetään nolona. Koska tutkimuksen matemaattinen paikkansapitävyys ei riipu kenenkään mielipiteistä, tämä on myös oppimisen menetelmä, jolla voi vakuuttaa itsensä siitä, että asia jota pitää vääränä onkin oikein – tai löytää sen heikot kohdat.
Suhtautumistapaan liittyy se, että vaikka teoreetikot voivat arvostella toisten ideoita voimakkaasti niihin törmätessään, he eivät tyypillisesti katso tarpeelliseksi ruveta erikseen kumoamaan virheellisinä pitämiään tutkimuksia. Yleensä niihin viitataan lähinnä kintaalla.
Koetulosten kohdalla suhtautuminen on toinen: jos joku raportoi havainnosta, joka osoittaa uuden teorian oikeaksi, väitteen oikeellisuutta ruoditaan tarkkaan. Takana on sama syy kuin ylimalkaisuudessa teoreettisten väitteiden suhteen: havainnot lopulta osoittavat, mitkä teoreettiset ideat ovat oikein ja mitkä eivät. Havaintotulosten suhteen pitää siis olla huolellinen, mutta teoreettisten ideoiden heittelemisestä ei ole suurta haittaa.
Teoreettisilla fyysikoilla on laaja vapaus valita aiheensa, vaikka rahoitusjärjestelmä rajoittaakin tutkimusta yhä enemmän. Hajanainen eri suuntiin vaeltaminen on historiallisesti tuottanut merkittäviä läpimurtoja, vaikka suurin osa reiteistä päätyykin umpikujaan. Kuten filosofi Ludwig Wittgenstein on todennut: jos ihmiset eivät ikinä tekisi typeriä asioita, mitään älykästä ei koskaan tulisi tehtyä.
Fysiikan historiattomuus pelastaa paljon. Oikeat teoriat sisältävät edeltäjänsä, eikä vääriin tarvitse koskaan palata. Tämän onnellisen seikan haittapuoli on se että, antropologi Sharon Traweekin sanoin, fyysikoiden käsitys alansa historiasta on lyhyt hagiografia ja lista ihmeitä. Tilanne on erilainen kuin ihmistieteissä, missä uusi tutkimus ei syrjäytä aiempaa, vaan menneisyys kulkee uuden tiedon rinnalla.
Ymmärryksen puute siitä, että teoreettisilla fyysikoilla on paljon ideoita, joista vain pieni osa osoittautuu oikeaksi, voi merkittävästi vääristää tiedeuutisten välittämää kuvaa tieteestä. Ongelmaa korostaa se, että suurin osa fyysikoista ei koe tarpeelliseksi julkisesti arvostella virheitä, jotka aika kuitenkin pian hautaa.
Vaikuttaa myös siltä, että jotkut toimittajat luulevat, että kaikki vertaisarvioidut tieteelliset artikkelit pitävät paikkansa. Vertaisarviointi karsii kuitenkin korkeintaan ilmeiset virheet – eikä aina edes niitä. Joka päivä ilmestyy kymmeniä kosmologian artikkeleita, ja niiden laatu on hyvin vaihteleva.
Toissapäivänä muun muassa New Scientist ja The Guardian uutisoivat tutkimuksesta, jonka mukaan mustat aukot selittävät pimeän energian, eli sen miksi maailmankaikkeuden laajeneminen kiihtyy. Lukemistani jutuista vähiten huono oli Guardianissa, missä oli mukana kommentit tutkimusryhmän ulkopuoliselta fyysikolta, joka heitti kylmää vettä poskettomille väitteille. Tämä ei kuitenkaan pelasta sitä, että ei ollut mitään syytä tehdä uutista alun perinkään, koska tutkimuksen väitteet ovat villiä spekulaatiota ilman kunnollista matemaattista tai fysikaalista pohjaa. Tekniikan Maailman mukaan on kuitenkin peräti saatu ”todisteita” siitä, että ”pimeää energiaa syntyy mustissa aukoissa”.
Olen monesti (täällä, täällä, täällä, täällä, täällä, täällä, täällä ja täällä) kirjoittanut tiedeuutisoinnin ongelmista. Niitä on varmaan kaikissa suomalaisissa tiedotusvälineissä, joka kirjoittavat tieteestä yleistajuisesti – vähiten julkaisuissa, jotka ovat tiedeyhteisöä lähellä, kuten Yliopisto-lehdessä. Tällä kertaa on kuitenkin syytä kehua joskus arvostelemiani Helsingin Sanomia ja Yleä siitä, miten ne ovat uutisoineet tästä tutkimuksesta, eli eivät mitenkään.
19 kommenttia “Oletetusti väärin”
-
Tämä on mielenkiintoinen aihe. Tuon tähän yhden datapisteen. Kun aloin opiskella fysiikkaa, ajattelin jostain syystä että väärän ja oikean suhde on keskimäärin 50/50. Olin kuitenkin huomaavinani että oli – ja on edelleen – joitain kollegoita, joiden mielestä ihmisen ”kuuluu” luottaa referoituihin papereihin.
-
”Hajanainen eri suuntiin vaeltaminen on historiallisesti tuottanut merkittäviä läpimurtoja, vaikka suurin osa reiteistä päätyykin umpikujaan.”
Tällaista sosiologista asiantilaa kuvailee kaiketi parhaiten Friedrich Nietzsche: ”Synnyttääksesi tanssivan tähden, sisälläsi tulee olla kaaosta.”
Mutta joo, perustuuko tuo artikkeli todellisiin havaintoihin mustien aukkojen koosta, ja voiko tuon spekuloidun pimeän energian taustalla olla jokin kvanttigravitaatioefekti? (… jossa esim. vetävän massan kaarevuus aiheuttaa mahdollisen laajalle levittyvän vastakkaisen kaarevuuden. Jos hyvin kaarevalla aallolla on taipumus levitä, niin jotain vastaavaa voisi ilmetä myös avaruuden sisällä.)
-
TÄHDET JA AVARUUS 19.2.2023:
”Tutkijaryhmä väittää – mustat aukot ovat vastuussa pimeästä energiasta”Syksy Räsänen 18.2.2023:
”Mielestäni ei ole mielekästä ruveta spekuloimaan, miten väärä idea olla jostain syystä olla oikein”
.
Tällaista tämä on. Molemmat Ursan sivuilla. Toki Tähdet ja Avaruus antaa myös linkin kritiikkiin: https://bigthink.com/starts-with-a-bang/black-holes-dark-energy/
Kehotan jokaista lukaisemaan nimenomaan tämän kritiikkilinkin. -
Jos mustat aukot kasvaisivat itsestään maailmankaikkeuden skaalatekijän kolmannessa potensissa, silloin ne olisivat (jos laskin oikein) kolminkertaistuneet massaltaan 5 miljardissa vuodessa ja 30-kertaistuneet 10 miljardissa. Vanhoja tähtiä on galaksissamme melko paljon, joten myös vanhoja tähdenmassaisia aukkoja pitäisi olla paljon. Jos väitetään että aukot kasvavat tuolla tavalla oudosti, niin Linnunradan tapaisissa galakseissa pitäisi olla yli tähdenmassaisia muutaman sadan tai tuhannen auringonmassan aukkoja aika paljon, ehkä jopa enemmän kuin nuoria tähdenmassaisia, koska Linnunradan tähtituotto on nykyään pienempi kuin se oli galaksin nuoruudessa. Luulisi että tuollainen näkyisi mm. gravitaatioaaltotapahtumien tilastoissa. Perinteisesti on ihmetelty pikemminkin keskiraskaiden aukkojen vähäisyyttä datoissa, eikä yliedustusta.
-
Hyvä kirjoitus jälleen.
Tieteellisten tutkimuksien uutisointi tavallisissa lehdissä on tosiaan ongelmallista ihan näin maalikonkin näkökulmasta. Usein se ”totuus” unohtuu kaiken ”spekulaation ja villin ideoinnin” alle, enkä tosian puhu pelkästä fysiikasta.
Sinällään ideointi ja revittely kuuluu fysiikaan ( mahdollisuus uuden löytymiseen) mutta mikä on kokonaiskuva ja relevanttia onkin toinen asia.
Osin syy on varmasti lehdistön: Ei uutta standardimallissa vs. Pimeä aine on selitetty. Kumpi myy:) 🙂
-
Muistan joskus lukeneeni, miten Einsteinin suhteellisuusteoriasta uutisoitiin keisarillisen ajan Suomessa, ja se meni jotakuinkin näin: ”Uuden selityksen mukaan permannolle heitetyt kellot käyvät kaikki eri aikaa.” 🙂
-
Aivan, hyvä muistutus siitä että tiedotusvälineet ovat epäonnistuneet ennenkin, eikä se ole estänyt tiedettä saamasta tuloksia. Mutta nykyajan ongelma on että osa tutkijoista tavoittelee julkisuutta eikä keskity omaan tekemiseensä. Ehkä jopa väittävät että systeemi pakottaa.
Vaikka tutkijoita on Einsteinin aikaan verrattuna enemmän, merkittäviä keksintöjä tehdään samaa tahtia kuin aiempina vuosisatoina, eli 30-100 vuoden välein. Vähän tiheämmin kuin Linnunradassa räjähtää supernovia.
-
-
-
Seuraava Sabine Hossenfelderin (Ph.D, teor. fyysikko) tuore youtube-video nostaa erään ison ja mielenkiintoisen kissan pöydälle:
What’s Going Wrong in Particle Physics? (This is why I lost faith in science.)
https://www.youtube.com/watch?v=lu4mH3Hmw2oKoska video ainakin osittain liittyy Syksyn teemaan, olisin kiinnostunut kuulemaan ajatuksia koskien Sabinen vlogia, jos ei tässä ketjussa niin kenties erillisen blogin yhteydessä. Aihehan on laaja ja ansaitsee ehkä ihan oman bloginsa Syksyltä.
-
Toinen asia mistä olisi kiva kuulla Syksyn kommentit on nämä tiedelehdet. Näitähän on jokunen kun mainitusta TM:stä ja hesaristakin tiedeosio löytyy. Mitkä olisivat suomenkielinen ja englanninkielinen tiedelehti jotka kannattaisi tilata?
-
Ilmeisesti on epäselvää miten mustat aukot kasvoivat niin nopeasti kosmoksen syntyaikoina. JWTS uusimmat havainnot kielii, että galaksit kehtittyivät myös nopeasti. Kenties pimeäenergia oli aiemmin vähemmän.
-
Pekka Janhusen kommentti oli hyvä: ”Aivan, hyvä muistutus siitä että tiedotusvälineet ovat epäonnistuneet ennenkin, eikä se ole estänyt tiedettä saamasta tuloksia. Mutta nykyajan ongelma on että osa tutkijoista tavoittelee julkisuutta eikä keskity omaan tekemiseensä. Ehkä jopa väittävät että systeemi pakottaa.”
Tämä pitää paikkansa muunkin kuin tieteen suhteen. Esim. Sanoma Median IS levittää pelkästään Ukrainan sotapropagandaa antamatta millekään muulle sijaa!
Tieteen popularisointi on vaikeaa. Ihmiset eivät tunne tieteen terminologiaa eivätkä edes perusteita. Oma väitöskirjani käsitteli sappihappojen solubilisaatio-ominaisuuksia. Tein siitä A4-kokoisen lehdistötiedotteen. Savon Sanomat julkaise sen sellaisenaan. Hesarin toimittaja päätti editoida minun tekstiäni sillä seurauksella, että 24 hiiliatomia sisältävistä sappihapoista tuli sinihappoa HCN! Hesari ei korjannut virhettään, vaikka pyysin sitä. Janne Virkkunen oli silloin Hesarin päätoimittaja.
Yleisesti ottaen jonkin teorian oikeaksi todistaminen on vaikeaa. Vaikka teoria antaisi oikean tuloksen kaikissa tunnetuissa tapauksissa, se ei takaa, että näin olisi jatkossa. Newtonin mekaniikalla selvittiin aika kauan, mutta lopulta suhteellisuusteoria syrjäytti sen tai Newtonin mekaniikka sisältyy uuteen teoriaan rajatapauksena. Teorian vääräksi osoittamiseen tarvitaan vain yksi koe!
Vastaa
Palikkatesti
Kirjoitin viime kuussa siitä, miten Gerardus ‘t Hooft ja Martinus J. G. Veltman vuonna 1971 osoittivat, että hiukkasfysiikan Standardimallissa on vain äärellinen määrä erilaisia vuorovaikutuksia hiukkasten välillä. Tämän läpimurron takia Standardimallista voi luotettavasti ennustaa havaintoja ilman lisäoletuksia.
Standardimalli kuvaa kaikkea tunnettua fysiikkaa gravitaatiota lukuun ottamatta, joten tulos oli hyvin merkittävä. Todistuksessa käytetty menetelmä, renormalisaatio, on myös suuresti johdattanut hiukkasfysiikkaa vuosikymmenien ajan, mutta ei aina hedelmälliseen suuntaan.
Kun kvanttikenttäteoriaa lähdetään rakentamaan, siinä on yleensä vain pieni määrä erilaisia vuorovaikutuksia kenttien välillä. Esimerkiksi sähkömagnetismin tapauksessa niitä on vain yksi: sellainen missä elektroni lähettää fotonin.
Erilaisia tapahtumia voidaan selittää kasaamalla yhdestä palikasta isompia kokonaisuuksia. Jos sen kääntää ajassa ympäri, niin saa vuorovaikutuksen, missä elektroni vastaanottaa fotonin. Jos tämän laittaa yhteen edellisen palikan kanssa, tuloksena on tapahtuma, missä elektronit vuorovaikuttavat toistensa kanssa vaihtamalla fotonin. Tämä kuvaa sitä, miten sähkövaraukset hylkivät toisiaan. Laittamalla samat kaksi palikkaa hieman eri järjestykseen saa tapahtuman, missä elektroni ja sen antihiukkanen positroni annihiloituvat, eli häviävät ja synnyttävät kaksi fotonia.
Sähkövarausten hylkiminen ja aineen ja antiaineen annihilaatio vaikuttavat aivan erilaisilta ilmiöiltä, mutta kvanttikenttäteoriassa ne ovat samanlaisia yksinkertaisia seurauksia sähkömagnetismin perusvuorovaikutuksesta.
Mitä tarkemmin kvanttiefektejä laskee, sitä useampia uudenlaiselta näyttäviä palikoita ne tuovat mukaan teoriaan. Jos teoria on renormalisoituva, nämä kaikki vuorovaikutukset voidaan kuitenkin esittää alkuperäisten palikkojen avulla.
Esimerkiksi sähkömagnetismissa alkuperäinen vuorovaikutus, missä elektroni lähettää fotonin, näyttää yksinkertaiselta vain jos sitä katsoo karkeasti. Syvemmälle syynätessä näkyy, että karkeampi kuva koostuu pienemmistä osasista, joissa on sitä enemmän palikoita mitä tarkemmin katsoo. Elektronin sähkövaraus (eli se, miten vahvasti se kytkeytyy fotoniin) riippuu fotonin energiasta, mutta vuorovaikutus säilyy muuten samanlaisena. Renormalisoituvassa teoriassa tarkemmat laskut paljastavat vain hienompaa rakennetta alkuperäisissä vuorovaikutuksissa, eivät tuo mukaan muuta uutta.
Kvanttikorjauksissa kaikki kentät vuorovaikuttavat toisiinsa. Standardimallissa Higgsin hiukkasen (ja vain Higgsin hiukkasen) massa on herkkä näille kvanttikorjauksille. Niiden kautta isomassaiset hiukkaset tekevät myös Higgsistä raskaan: Higgsin massa on suunnilleen yhtä iso kuin raskaimman hiukkasen massa.
Standardimallissa näin on. Higgs on suunnilleen yhtä raskas kuin top-kvarkki, raskain tunnettu hiukkanen. Mutta jos raskaampia hiukkasia on olemassa, miksi Higgsin hiukkasen massa on pienempi kuin niiden? Tämä kysymys tunnetaan nimellä hierarkiaongelma, ja siitä on kirjoitettu satoja tai tuhansia tieteellisiä artikkeleita.
Hierarkiaongelman taustalla on se, että 1970-luvulla ajateltiin, että Standardimalli on osa suurta yhtenäisteoriaa. Suuren yhtenäisteorian toistaiseksi tuntemattomien hiukkasten pitää olla paljon raskaampia kuin tunnettujen, koska muuten niistä olisi nähty merkkejä.
Tämä johdatti supersymmetriana tunnetun idean soveltamiseen hiukkasfysiikkaan. Supersymmetria katkaisee Higgsin riippuvuuden raskaampien hiukkasten massoista. Toinen yritys oli tekniväri, missä Higgs ei ole alkeishiukkanen. Silloin Higgsin massa (kuten kvarkeista ja gluoneista koostuvan protonin massa) määräytyy siitä millaisia osia siinä on ja miten ne vuorovaikuttavat, eivätkä raskaammat hiukkaset vaikuta siihen.
Yhteistä molemmille selityksille on se, että Higgsin massaa vastaavilla energioilla pitäisi näkyä uutta fysiikkaa, joka muuttaa Higgsin käytöstä siitä mitä Standardimallin ennustaa.
Nyt LHC–hiukkaskiihdyttimessä on luodattu energioita, jotka ovat Higgsin massaa kymmenen kertaa isompia, eikä supersymmetriasta, tekniväristä tai muista Standardimallin laajennuksista ole näkynyt merkkiäkään. Niinpä yhä useampi fyysikko saattaa olla valmis ratkaisemaan ongelman yksinkertaisella tavalla: ehkä Higgs ei ole raskaampi siksi, että raskaampia hiukkasia ei ole olemassa.
Raskaampia hiukkasia ei välttämättä tarvita kosmologian neljän suuren avoimen ongelman ratkaisemiseen. Vuodesta 2007 alkaen on hahmotettu, että kosmisen inflaation voi hoitaa Higgsillä. Pimeä aine sekä aineen ja antiaineen epäsuhta voidaan selittää uusilla hiukkasilla, jotka ovat Higsin hiukkasta kevyempiä, erimerkiksi aksioneilla tai oikeakätisillä neutriinoilla kuten kauniissa NUMSM–mallissa. Neljättä ongelmaa, kiihtyvää laajenemista, ei taasen yleensä edes yritetä selittää raskailla hiukkasilla.
Tässä on se hyvä puoli, että kevyempiä hiukkasia voi olla helpompi havaita kuin raskaita, koska niiden tuottamiseen tarvitaan vähemmän energiaa. Havaitsemista toisaalta vaikeuttaa se, että monet ehdotetut uudet kevyet hiukkaset (kuten aksionit ja oikeakätiset neutriinot) vuorovaikuttavat hyvin heikosti. Osa teoreetikoista ja kokeilijoista onkin kääntynyt kaavailemaan energioiden kasvattamisen sijaan törmäysten määrän nostamista kiihdyttimissä heiveröisten vuorovaikutusten erottamiseksi, kuten ehdotetussa CERNin SHIP-kokeessa.
29 kommenttia “Palikkatesti”
-
”Osa teoreetikoista ja kokeilijoista onkin kääntynyt kaavailemaan energioiden kasvattamisen sijaan törmäysten määrän nostamista kiihdyttimissä heiveröisten vuorovaikutusten erottamiseksi, kuten ehdotetussa CERNin SHIP-kokeessa.”
Mielenkiintoinen koe, mutta muutama vuosi saadaan vielä odotella:
The construction and installation will last until the third long shutdown of the LHC and the data taking is assumed to start in 2026.
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/878/1/012014/pdf
myös täällä:
https://arxiv.org/pdf/2112.01487.pdf -
”Jos teoria on renormalisoituva, nämä kaikki vuorovaikutukset voidaan kuitenkin esittää alkuperäisten palikkojen avulla.”
Tuli mieleen, että voisiko tuota palikoiden ynnäämistä verrata optiikan aalto-oppiin ja Huygensin periaatteeseen, jossa jokainen aaltorintaman piste toimii uutena aaltoilun lähteenä? Huygensin periaate selittää ilmiöitä, mutta sen epäfysikaalinen idea laskea kaikki luvuttomat säteilylähteet yhteen johtaa ymmärtääkseni äärettömiin tuloksiin. Lopulta kai Kramers selitti valon dispersion Fourierin menetelmien avulla – ja Heisenberg nappasi siitä idea kvanttimekaniikkaansa kuvaamaan hiukkasen olemattoman liikeradan paikkaa ja liikemäärää käänteisten Fourierin sarjojen avulla. Voisiko siis tuo kvanttikenttäteorian palikkalaskenta vastata jotakin sopivaa muunnosta, joka sitten selittää havainnot ilman approksimaatioita?
-
”…tuloksena on tapahtuma, missä elektronit vuorovaikuttavat toistensa kanssa vaihtamalla fotonin. Tämä kuvaa sitä, miten sähkövaraukset hylkivät toisiaan.” Järkeenkäypä selitys. Entä jos elektroni on sidottu atomiin tai molekyylin kovalenttiseen sidokseen? Sepä ei enää hyväksyykään mitä tahansa fotonia vaan sellaisen, jonka energia vastaa elektronin sallittujen energiatilojen erotusta. Kuinka suuri osa maailman kaikista elektroneista on vapaita ja kuinka suuri osa sidottuja? Kyse on siis elektronien demokratiasta!
-
t’Hooftin nimi kirjoitettu väärin.
Mitä mieltä olet hänen viimeaikaisista mustan aukon tutkimuksistaan, joissa ollaan päätymässä siihen, ettei tapahtumahorisontin sisäpuolta ole tai se on epäonnistunut käsite?
-
tarvitaanko singulariteettia edes? käsite ”ääretön tiheys” on järjenvastainen; auringosta tulee musta aukko jos se puristuu 3km mittaiseksi eikä nollatilavuuteen
-
Mikä puoltaisi sitä, että oikeakätisyys tekisi neutronista hiukkasen omillaan eikä pelkästään antihiukkasta?
-
”Erilaisia tapahtumia voidaan selittää kasaamalla yhdestä palikasta isompia kokonaisuuksia. Jos sen kääntää ajassa ympäri, niin saa vuorovaikutuksen, missä elektroni vastaanottaa fotonin. Jos tämän laittaa yhteen edellisen palikan kanssa, tuloksena on tapahtuma, missä elektronit vuorovaikuttavat toistensa kanssa vaihtamalla fotonin. Tämä kuvaa sitä, miten sähkövaraukset hylkivät toisiaan. Laittamalla samat kaksi palikkaa hieman eri järjestykseen saa tapahtuman, missä elektroni ja sen antihiukkanen positroni annihiloituvat, eli häviävät ja synnyttävät kaksi fotonia.”
Voiko aika kulkea noiden vuorovaikutusten ja alkutilojen suhteen molempiin suuntiin? Meinaan vaan, että miksi kahden fotonin pitäisi ylipäätään vuorovaikuttaa keskenään ja muodostaa hiukkaisia, ja juuri elektroni-positroni-parin juuri samoilla nopeuksilla. Jos tämä käytönnön mahdottomuus ilmenee myriadeissa vuorovaikutustilanteissa (jotka vieläpä virtuaalisia?), niin miten ajan suuntaa voitaisiin kääntää edes periaatteessa? Mielestäni aika on pohjimmiltaan tilastollinen käsite, jonka vieminen kvanttivärinän paikallistasolle on vain filosofien kuumeista houreilua.
-
Mitähän blogi-isäntä sekoilee? Kaksi merkityksetöntä kommenttimerkintää… ?
-
Vaikka higgs vastaisi inflaatiosta se ei tarkoita, ettei ennen inflaatiota olisi ollut raskaampia hiukkasia. Hiukkaskokeet ovat niin kaukana vaaditusta energiaskaalasta, ettei voida vetää johtopäätöksiä.. Sen sijaan standardimallista poikkeavia ilmiöitä on viime aikoina havaittu (esim Beta hajoamis kokeet) – toki poikkeavuudet ovat odotetusti hyvin pieniä.
Vastaa
Sulka ja vasara
Toinen elokuuta vuonna 1971 David Scott pudotti oikeasta kädestään haukansulan ja vasemmasta vasaran. Koska hän oli Kuussa, missä ei ole ilmakehää, ne osuivat kamaraan yhtä aikaa. Nauhoitus on katsottavissa avaruusjärjestö NASAn YouTube-kanavalla. Siinä Scott sanoo leikillisesti, että koska Galileo Galilei on yksi syy siihen, että hän oli Kuussa, se on hyvä paikka varmistaa tämän teoria siitä, että kaikki kappaleet putoavat samaa tahtia niiden koostumuksesta riippumatta.
Galilei oli pohtinut 1600-luvulla kappaleiden pudottamista Pisan kaltevasta tornista, mutta ei ilmeisesti koskaan tehnyt sellaista koetta. Sen sijaan hän vertasi erimassaisia heilureita ja totesi, että ne kaikki liikkuvat samalla tavalla, noin prosentin tarkkuudella.
Isaac Newtonin gravitaatioteoria selitti ilmiön vuonna 1686. Sen mukaan kappaleen kiihtyvyys on verrannollinen siihen kohdistuvaan voimaan jaettuna kappaleen massalla, ja gravitaatiovoima on verrannollinen kappaleen massaan. Massiivisempiin kappaleisiin kohdistuu isompi voima, mutta niitä pitää myös puskea enemmän, joten kappaleet liikkuvat samalla tavalla massasta riippumatta.
Selitys avaa kuitenkin heti uuden kysymyksen. Painava massa (joka määrää gravitaation voimakkuuden) ja hitausmassa (joka kertoo miten paljon kappaleita pitää työntää) ovat aivan erilaisia asioita. Esimerkiksi sähkövoima on verrannollinen sähkövaraukseen massan sijaan, joten eri kappaleet liikkuvat eri tavalla sähkökentässä. Miksi gravitaatiovaraus eli painava massa sen sijaan liittyy hitauteen?
1800-luvun lopulle tultaessa fyysikko Loránd Eötvös oli kasvattanut painavan massa ja hitausmassan eron mittauksen tarkkuutta prosentin miljoonasosaan. Kehittäessään yleistä suhteellisuusteoriaa vuodesta 1907 alkaen Albert Einstein otti yhdeksi lähtökohdaksi tämän oudon yhteensattuman massojen välillä. Hän arveli, että gravitaatio ja hitaus liittyvät toisiinsa siksi, että gravitaatiossa on kyse aika-avaruuden ominaisuuksista.
Idea vei Einsteinin oikealle polulle, ja yleinen suhteellisuusteoria lopulta selitti asian tyydyttävästi. Sen mukaan gravitaatio ei ole voima, vaan aika-avaruuden kaarevuuden ilmentymä. Kappaleet joihin ei vaikuta voimia liikkuvat suoraa reittiä kaarevassa aika-avaruudessa. Suorat reitit ovat samoja kaikille, ne eivät riipu siitä kuka niitä kulkee.
Tapaus havainnollistaa sitä, että joskus ratkaiseva vihje oikean teorian löytämiselle fysiikassa ei liity ristiriitaan havaintojen ja teorian välillä. Painavan massan ja gravitaatiomassan läheisyys 1800-luvun lopulla ei ollut ristiriidassa minkään teorian tai muun havainnon kanssa. Empiirisyydessä on kyse paljon muustakin kuin teorioiden ennusteiden vertaamisesta havaintoihin. Joskus kokeet jotka eivät löydä mitään ovat yhtä tärkeitä kuin kokeet, jotka paljastavat jotain uutta.
Sitä putoavatko kappaleet samalla tavalla on sitten Einsteinin päivien mitattu monin tavoin. Yksi keino on verrata Maan ja Kuun liikettä Auringon ympäri. Jos ne eivät putoa (eli kierrä) samaa tahtia, niin Maan ja Kuun etäisyys toisistaan muuttuu ajan myötä. Apollo 15 -lento, jossa Scott oli mukana, jätti Kuuhun peilin, joka heijastaa valonsäteet takaisin niiden tulosuuntaan. Myös lennot Apollo 11 ja 14 sekä Lunokhod 1 ja 2 veivät vuosina 1969-73 tällaisia peilejä Kuuhun. Mittaamalla lasersäteen matka-ajan Maasta Kuussa olevaan peiliin ja takaisin niiden etäisyyden muutosta voidaan seurata millimetrien tarkkuudella. Kokeiden mukaan Kuu ja Maa kiertävät Aurinkoa samalla tavalla ainakin kymmenestuhannesosan miljardisosan tarkkuudella.
Tiukimman rajan on antanut vuonna 2016 laukaistu MICROSCOPE-satelliitti, jonka tulokset julkaistiin viime syyskuussa. MICROSCOPEn sisällä oli kaksi eri metalleista valmistettua sisäkkäistä sylinteriä, ja kokeessa seurattiin liikkuvatko ne toistensa suhteen. Kuten Kuussa, kiertoradalla on rauhallisempaa kuin kaikenlaisista häiriöistä kärsivällä Maapallolla. Koeryhmä totesi, että kappaleet putoavat samalla tavalla miljoonasosan miljardisosan tarkkuudella.
Nykyään näitä kokeita tehdään juuri siksi, että yleisen suhteellisuusteorian mukaan mitään ei pitäisi näkyä. Samaa tahtia putoaminen on herkkä testi siitä, minne yleisen suhteellisuusteorian pätevyysalue ulottuu. On satoja laajennuksia yleiselle suhteellisuusteorialle, ja monissa niistä kappaleet putoavat hieman eri tavalla. Yli sadan vuoden ajan yleinen suhteellisuusteoria on selvinnyt kaikista kokeista, mutta koetus jatkuu.
35 kommenttia “Sulka ja vasara”
-
tippuuko ne myös kvanttimaailman kokoluokassa samaan aikaan vai onko siinä joku
vähimmäiskoko johon kokeen rajat tulevat vastaan?
-
painovoimalain toimivuudesta erittäin pienillä etäisyyksillä;
mikäli teemme reiän omenan läpi, ja muurahainen kävelee tämän kautta omenan keskiöön – eikö Newtonin lain m1 x m2 / r^2 mukaan painovoiman pitäisi lähestyä ääretöntä välimatkan lähestyessä nollaa?kiitos!
-
Jos tuon kuussa demonstroidun kokeen tekijä olisi ollut neuvostoliittolainen, niin silloin olisi pudotettu sirppi ja vasara. Toki sulka ja vasara ovat parempi pari ilmanvastuksen vaikutuksen osoittamiseksi! Kokeiden tekemisessä on kaksi optiota. Ensinnä voi yrittää tehdä koe tarkemmin ja paremmin kuin ennen. Esim. Syksyn kuvaaman ”tonni tankissa” kokeen Xe-pöntön kokoa voidaan kasvattaa. jolloin halutun havainnon todennäköisyys kasvaa. Ei kovin luovaa ajattelua. Toinen tapa on suunnitella kokokaan uusi koe, mikä vaatii innovaatiokykyä ja uutta teoreettista ajattelua. Aika usein mennään tuon ensiksi mainitun kaavan mukaan eli ainoa innovaatio on laitteen koon kasvattaminen, kunnes taloudelliset realiteetit lopettavat käytännössä laitteen kehittämisen.
-
”Painava massa (joka määrää gravitaation voimakkuuden) ja hitausmassa (joka kertoo miten paljon kappaleita pitää työntää) ovat aivan erilaisia asioita.”
Kun Newton päätteli F=ma, niin eikö hän käyttänyt painovoimaa apunaan? Meinaan vaan, että ehkei hitausmassaa ole määritelty riippumattomalla tavalla painavaan massaan nähden.
-
Ilmeisesti Maan liikettä Auringon ympäri voi ajatella siten, että Aurinko kaareuttaa avaruutta ja Maa liikkuu kyllä suoraviivaisesti, mutta tätä kaarevaa avaruutta pitkin? Tämän ymmärrän siten, että Maa on jo valmiiksi liikkeessä ja seuraa Auringon kaareuttamaa ”rataa”. Kuinka yleisen suhteellisuusteorian mukaan tulisi ajatella haukansulan pudottamista Kuussa? Mikä saa sulan liikkeeseen kohti Kuun pintaa, kun se päästetään irti ja Kuu ei sitä Newtonin gravitaation omaisesti vedä puoleensa?
-
Sähkömagneettisia hiukkasia on + ja – merkkisiä, samoin spin voi olla + tai -. Miksi Higgsin kenttä antaa kappaleille (liekö tuo edes oikein sanottu?) vain positiivisia massoja? Onko esitetty teoriaa, joka sallisi kappaleille myös negatiivisen massan?
-
Tämä ei ehkä liity kuin köykäisesti aiheeseen, mutta kun neutriinot on mainittu. Jos neutriinoilla on massa ”niiden massojen alkuperälle ei ole varmuutta”. Neutronit oskilloivat eli muuttuvat. Meneekö tämä jotenkin hierarkisesti raskaasta kevyeen vai miksi nuo kevyemmät muuttuisi raskaammaksi ja millä energialla? Musta näkymättömät neutriinot on kiinnostavia. Se, mitä et näe on kiinnostavaa.
-
Eikö tuota kappaleiden putoamisen samatahtisuutta voisi perustella ihan maalaisjärjen avulla: Jos laittaa kasan tiiliskiviä päällekäin, niin tyhjiössä ne putoavat samaan tahtiin kuin yksittäinen tiiliskivi. Kun kerta kappaleiden välillä ei ole hylkiviä painovoimia, niin yhdistetyn systeemin kokema putoamiskiihtyvyys on sama kuin sen komponenteilla.
Vastaa
Viestinviejä naulavuoteella
Puhun tiistaina 14.2. kello 18 Kirkkonummen Komeetan tilaisuudessa Kirkkonummen pääkirjaston (Kirkkotie 1) Mörne-salissa otsikolla ”Valo maailmankaikkeudessa: viestinviejä naulavuoteella?”. Aiheena on valo kosmologiassa ja sen kulku halki kaarevan aika-avaruuden. Selitän myös jonkin verran omasta tutkimuksestani, jota käsittelin tässä merkinnässä.
Päivitys (13/02/22): Sairastumisen takia puhe on siirretty syyskauteen. Laitan tiedon uudesta ajankohdasta myöhemmin.
3 kommenttia “Viestinviejä naulavuoteella”
-
Tapaamisiin 14.2 Itis
-
ei liity suoranaisesti mihinkään, mutta; nöyräpyyntö
voidaanko casimir ilmiötä pitää ”negatiivisena energiana” koska levyjen ulkopuolinen avaruus ei ole ”tyhjä”
Tyhjä ainoastaan klassisen mekaniikan näkemyksenä.kiitos!
Vastaa
Tuulien kääntymistä
Hiukkasfysiikan Standardimalli on yksi ihmiskunnan suuria saavutuksia. Se kuvaa kaikkia tunnettuja hiukkasia ja vuorovaikutuksia gravitaatiota lukuun ottamatta. Standardimalli on ennustanut yli neljän vuosikymmenen ajan oikein kaikkien hiukkaskiihdyttimissä tehtyjen kokeiden tulokset, jotkut miljardisosan tarkkuudella.
Kokeellisen menestyksen taustalla on hienostunut teoreettinen rakenne nimeltä kvanttikenttäteoria, joka yhdistää kvanttimekaniikan ja suppean suhteellisuusteorian. Ensimmäinen Standardimallin osa, sähkömagneettista vuorovaikutusta kuvaava kvanttielektrodynamiikka, löydettiin 1948. Se selitti ja ennusti tarkasti vetyatomin rakenteen ja muita ilmiöitä. Vuonna 1954 kuitenkin Aleksei Abrikosov, Isaak Khalatnikov ja Lev Landau osoittivat, että sähkömagneettisen vuorovaikutuksen voimakkuus kasvaa energian myötä ja muuttuu lopulta äärettömäksi, mikä on matemaattisesti ristiriitaista.
Monet päättelivät tästä, että kvanttikenttäteoriassa on jotain perustanlaatuista vikaa ja hiukkasfysiikassa pitää suunnata muille reiteille. Kaksi tapahtumaa vaikutti merkittävästi siihen, että kvanttikenttäteoria palasi suosioon ja Standardimallista tuli standardi.
Yksi läpimurto tuli vuonna 1973 Standardimallin toisesta osasta. Silloin osoitettiin, että värivuorovaikutusta kuvaavassa kvanttikromodynamiikassa voimakkuus pienenee energian myötä. Tämä osoitti, että kaikilla kvanttikenttäteorioilla ei ole Landaun ja kumpp. löytämää ongelmaa.
Toinen mullistava tulos oli saatu kahta vuotta aiemmin, kun jatko-opiskelija Gerardus ‘t Hooft ja hänen väitöskirjaohjaajansa Martinus J. G. Veltman osoittivat, että Standardimallissa hiukkasilla on vain äärellinen määrä tapoja vuorovaikuttaa keskenään.
Kvanttikenttäteorioissa kvanttifysiikan vuorovaikutusten kokonaisuus on hyvin monimutkainen. Siksi kvanttikenttäteorioita rakennetaan lähtemällä teoriasta, jossa ei ole mukana kvanttifysiikkaa, ja kvanttiefektejä otetaan mukaan pala kerrallaan. Kvanttiefektit voivat joka askeleella tuoda teoriaan uusia vuorovaikutuksia, joita ei alun perin ollut mukana. (Murray Gell-Man nimesi tämän totalitaristiseksi periaatteeksi: kaikki mikä ei ole kiellettyä on pakollista.)
Asiaa voi havainnollistaa vertaamalla Isaac Newtonin gravitaatioteoriaan, missä kappaleet vetävät toisiaan puoleensa voimalla, joka on kääntäen verrannollinen niiden etäisyyden neliöön. Jos kyseessä olisi kvanttikenttäteoria, kvanttiefektit toisivat gravitaatiovoimaan mukaan osia, jotka heikkenevät nopeammin etäisyyden kasvaessa: kuten etäisyyden kolmas potenssi, neljäs potenssi, ja niin edespäin.
Suurimmassa osassa kvanttikenttäteorioita on niissäkin äärettömän monta erilaista vuorovaikutusta, eikä teoriasta voi laskea, miten voimakkaita ne ovat. Niinpä oikeastaan mitään ei voi ennustaa, koska on äärettömän monta numeroa, joita sovittaa havaintoihin.
Joidenkin poikkeuksellisten kvanttikenttäteorioiden rakenne kuitenkin sallii vain äärellisen (ja yleensä pienen) määrän erilaisia vuorovaikutuksia. ’t Hooft ja Veltman osoittivat, että Standardimalli on tällainen teoria. Tämä oli mullistava tulos: se osoitti, että Standardimalli on vakaalla pohjalla ja sen ennustuksiin voi luottaa. Standardimallista tuli hiukkasfysiikan vuorenhuippu, ja ’t Hooftille ja Veltmanille myönnettiin Nobelin palkinto vuonna 1999.
Tuloksen merkitystä kuvaa se, että se palkittiin Nobelilla, vaikka ’t Hooft ja Veltman eivät ennustaneet eivätkä löytäneet mitään, vaikka palkinnon lehdistötiedotteessa Standardimalliin liittyviä kokeita korostetaankin. Yleensä fysiikan Nobeleita annetaan vain kokeellisesti varmistetuista löydöistä.
Vuosikymmenien varrella suhtautuminen ’t Hooftin ja Veltmanin tulokseen on kuitenkin muuttunut. Eräs hiukkasfysiikan kärkihahmona pidetty teoreetikko on peräti sanonut, että sillä ei ole mitään merkitystä.
Syynä on se, että Standardimalliin ja muihin hiukkasfysiikan teorioihin on ruvettu suhtautumaan vain approksimaatioina, joiden pätevyysalue on rajallinen. Tällöin ei haittaa, vaikka teoriasta ei voi tehdä tarkkoja ennustuksia tai se ei ole ristiriidaton, kunhan siitä voi ennustaa jotain, vaikka vähemmän perustellusti. Tämä lähestymistapa tunnetaan nimellä efektiivinen kenttäteoria, missä ensimmäinen sana viittaa siihen, että teoria toimii vain rajatulla alueella.
Palataan vertaukseen, missä kvanttiefektit lisäisivät Newtonin gravitaatiovoimaan osia, jotka riippuvat eri tavalla etäisyydestä. Jos teoria käyttäytyy kuten Standardimalli, erilaisia osia on vain pieni määrä. Jos se käyttäytyy kuten efektiivinen kenttäteoria, voiman osia on äärettömästi, mutta ne joiden voimakkuus laskee nopeasti etäisyyden kasvaessa voi sivuuttaa kun kappaleet ovat tarpeeksi kaukana toisistaan. Teoria siis pätee isoilla etäisyyksillä, kunhan nopeasti heikkenevät osat ovat tarpeeksi pieniä eikä lasketa liian tarkasti.
Samalla kun ’t Hooftin ja Veltmanin tuloksen arvostus on laskenut, heidän sen todistamisessa käyttämänsä renormalisaationa tunnetun menetelmän merkitys on noussut yhdessä efektiivisen kenttäteorian myötä. Renormalisaatiossa lasketaan miten pienen mittakaavan ilmiöt vaikuttavat isomman mittakaavan tapahtumiin. Renormalisaatiota käytettiin hiukkasfysiikassa jo ennen ’t Hooftin ja Veltmanin työtä, ja nykyään se on osana efektiivistä kenttäteoriaa keskeinen työkalu fysiikan eri aloilla, kuten kiinteän olomuodon fysiikassa (vaikkapa puolijohteiden ymmärtämisessä) tai sen tutkimisessa, millaisia rakenteita galaksit muodostavat.
Toisaalta Standardimallin suhteen tuuli on taas kääntymässä. Vastoin odotuksia hiukkaskiihdytin LHC ei olekaan löytänyt uutta fysiikkaa, vaan on sen sijaan jatkanut Standardimallin ennusteiden varmentamista. Tämä on saanut jotkut tutkijat ottamaan Standardimallin entistä vakavammin. Teoriat joissa hiukkasilla on vain äärellinen määrä tapoja vuorovaikuttaa ovat hyvin poikkeuksellisia. Onko sittenkään sattumaa, että Standardimalli, joka kuvaa havaintoja odotettua paljon paremmin, on tällainen teoria? Asiasta ei ole selvyyttä, ja voi olla että Standardimallin ymmärtämisessä on edessä vielä uusi läpimurto.
30 kommenttia “Tuulien kääntymistä”
-
”Joidenkin poikkeuksellisten kvanttikenttäteorioiden rakenne kuitenkin sallii vain äärellisen (ja yleensä pienen) määrän erilaisia vuorovaikutuksia”. Millaisista teorioista tässä on kyse?
-
Symmetriat ovat mielenkiintoisia. Supersymmetria perustuu oletuksiin hiukkasperheestä. Jospa supersymmetria onkin levittäytyneemmissä virityksissä?
Tuntuisi, ettei hyviä symmetriaideoita välttämättä tarvitsisi heittää romukoppaan vaan niille voisi löytyä perusteluja ja todennettavaa näkökulman vaihdolla. Liekö tosissaan vielä yritettykään?
-
Hei,
Asiallinen, asiantunteva ja mielenkiintoinen artikkeli!
Ursassa tiedätte varsin hyvin, että Räsänen on saanut syytteet kahdesta törkeästä rikoksesta. Käräjäoikeuden vapauttava päätös ei ole vielä lainvoimainen.
Yhdistyksenä Ursan tulisi täysin pidättäytyä kaikesta yhteistyöstä Räsäsen kanssa rikosprosessin ollessa vireillä. Tämä on nykyisin täysin vakiintunut käytäntö. Tämä osoittaisi myös, että Ursa ei hyväksy mitään rikollista toimintaa. Epäillyt syyksiluettavat tekomuodot ovat törkeitä ja niitä on kaksi kappaletta.a
-
Pelkään pahasti, että Standardimallin ohjaava voima on niin suuri, että sen perusteella tehdyt koejärjestelyt (LHC) antavat aina tuloksen, joka vahvistaa Standardimallia! Eli suljetussa luupissa ollaan eikä tuulet miksikään käänny ennen kuin päästään mallista eroon. Nyt tarvitaan ajattelussa kvanttihyppäyksen kaltaista laadullista muutosta?
-
Kiitokset Syksylle siitä, että hän uskalsi mainita kolmen venäläisen fyysikon nimet positiivisessa sävyssä. Sellaista ei viime aikoina ole juurikaan tapahtunut, koska Venäjästä ja venäläisyydestä on tehty kirosana!
-
Voiko standardimallin kaikkia parametreja (joita muistaakseni on parisenkymmentä) varioida ilman että renormalisoituvuus häviää? Voiko hiukkasperheitä olla jokin muu määrä kuin kolme, ilman että renormalisoituvuus häviää?
-
Vastaus ongelmaan on tämä: Mordehai Milgrom ja MoND (Modified Newtonian Dynamics)
-
Kiitos taas mielenkiintoisesta katsauksesta! Onko Standardimallista olemassa jokin ”virallinen versio”, jota päivitetään tiedeyhteisön konsensuksen mukaan? Esimerkiksi omien opintojeni aikaan neutriinoilla ei ajateltu olevan nollasta poikkeavaa lepomassaa, 90-luvulla ilmeisesti neutriinojen kätisyyden vaihtuminen alkoi edellyttää lepomassaa, pari–kolme vuotta sitten mainitsit blogissasi neutriinojen massaksi 5–10 keV, ja uusimmissa artikkeleissa näyttää massan arvion tarkentuneen johonkin 0,1 eV paikkeille (jos olen oikein ymmärtänyt). Ovatko nämä arviot massoista aikojen kuluessa vain jonkinlaisia välituloksia, vai hyväksytäänkö ne standardimalliin sitä mukaa kuin arviot muuttuvat?
-
onko esitetty teoriaa, jossa aika on kolmiulotteinen?
-
”Kun tavalliset neutriinot muuttuvat oikeakätisiksi neutriinoiksi, leptoniluku siis muuttuu. ” tästä sain käsityksen, että vasen ja oikeakätinen ovat toisetensa antihiukkasia. Neutriino on oma antihiukkasensa, sillä varaus on sama nolla. Miten spin suhtautuu?
Vastaa
Naulavuoteella kävelemistä
Vuoden lopulla Helsingin yliopiston fysiikan osasto pyytää tutkijoita kirjoittamaan ymmärrettävän tiivistelmän jostakin vuoden aikana julkaistusta tuloksesta, joita se sitten nostaa sivuilleen. Viime vuonna poimin esimerkiksi työmme mustien aukkojen parissa (löytyy otsikon ”Quantum kicks have a big effect on abundance of Eros-mass black holes” alta), josta olen kirjoittanut täällä blogissakin. Tänä vuonna valitsin Sofie Marie Koksbangin ja minun artikkelin siitä, miten pimeän aineen hiukkasluonne vaikuttaa valon kulkuun.
Suurin osa päätelmistämme maailmankaikkeudesta perustuu valoon. Laskettaessa ennusteita sille, miltä maailmankaikkeus näyttää, yleensä oletetaan, että valo kulkee suorinta reittiä aika-avaruudessa. Jotta tämä pitäisi paikkansa, valon aallonpituuden pitää olla paljon pienempi kuin aika-avaruuden kaarevuuteen liittyvät etäisyydet, muuten valo poikkeaa suoralta polulta.
Aika-avaruutta voi ajatella maastona, jonka korkeus kuvaa aika-avaruuden kaarevuutta. Valon aallonpituutta voi verrata kävelijän askelpituuteen. Jos askel on paljon pienempi kuin etäisyys, millä maasto kaartuu, niin matkaaja kulkee kuin tasaisella maalla, vaikka hiljakseen menisikin ylös tai alas, ja kävely sujuu samaan tapaan kaikkialla. Jos maasto sen sijaan kaartuu askelkokoon verrattavassa tai pienemmässä mittakaavassa, sen muoto vaikuttaa siihen miten siinä liikkuu.
Valon tapauksessa asiaa voi katsoa myös energian kautta. Mitä pienempi valohiukkasen eli fotonin aallonpituus on, sitä korkeampi sen energia on. Kun fotonin energia on tarpeeksi iso, aika-avaruuden paikalliset vaihtelut eivät vaikuta siihen, vaan se pyyhältää niiden läpi muuttumatta.
Aika-avaruuden kaarevuus riippuu aineen tiheydestä. Mitä tiukemmin massa on pakkautunut, sitä isompi on kaarevuus. Tähtitieteellisten kappaleiden kuten tähtien ja galaksien aiheuttama kaarevuus on mitättömän pieni verrattuna kosmologiassa havaittavan valon energiaan.
Mutta valtaosa maailmankaikkeuden aineesta on (luultavasti) pimeää ainetta. Suurimmassa osassa pimeän aineen malleista se koostuu yksittäisistä hiukkasista. Vaikka hiukkasen massa on paljon pienempi kuin tähden, se on pakkautunut hyvin pieneen tilaan, joten tiheys ja siksi myös kaarevuus voi olla iso.
Vaikuttaako tämä kaarevuus valon kulkuun? Selvittääksemme asiaa Sofie ja minä kehitimme uudenlaisen tavan kuvata valon matkaamista, jossa kaarevuus otetaan huomioon.
Osoittautui, että kun fotoni kulkee pimeän aineen hiukkasen läpi, pimeän aineen hiukkasen aiheuttama kaarevuus antaa fotonille massan, joka on sitä isompi mitä suurempi kaarevuus on. Tämä muistuttaa sitä, miten Higgsin kenttä antaa massan hiukkasille kun ne matkaavat sen läpi. Higgsin kentän tapauksessa tosin on kyse hiukkasfysiikan vuorovaikutuksista, tässä gravitaatiosta. Toisekseen Higgsin kenttä on kaikkialla, kun taas pimeän aineen hiukkasia on harvassa.
Pimeän aineen hiukkasten tyypillinen etäisyys toisistaan on noin metri tai pidempi, hiukkasten massasta riippuen. Käsittelyssämme yhden hiukkasen massa on jakautunut alueelle, joka on hiukkasfysiikan suuruusluokkaa. Aika-avaruuden kaarevuuden maasto koostuu siis toisistaan kaukana olevista kapeista huipuista.
Jos valon energia on iso eli aallonpituus pieni, huiput eivät vaikuta sen kulkuun. Jos valon energia on pienempi kuin kaarevuuden antamaan massaan liittyvä energia, valo ei voi kulkea pimeän aineen hiukkasten läpi, koska sillä ei ole tarpeeksi energiaa jotta pääsisi pimeän aineen sisälle. Samasta syystä arkisessa ympäristössämme näkyvä valo ei pääse sisälle metalleihin. Matkatessaan niissä valo saisi massan, joka on isompi kuin fotonin energia. Jos valon energia tarpeeksi korkea, kuten röntgensäteillä, se kulkee metallienkin läpi.
Huomasimme, että tärkeää on myös se, miten nopeasti kaarevuus muuttuu. Koska hiukkaset ovat pieniä, niiden läpi mentäessä kaarevuus vaihtuu nopeasti. Saimme tulokseksi, että jos pimeän aineen hiukkasen massa on yli 10% protonin massasta, kaarevuuden nopea vaihtuminen muuttaa täysin sen, miltä kosminen mikroaaltotausta näyttää: naulojen jäljet näkyvät. Koska vaikutus riippuu fotonin energiasta, lyhemmän aallonpituuden valo ei sen sijaan juuri muutu: se kävelee ongelmitta naulatyynyllä.
Ajattelimme, että tämä saattaisi selittää kosmologian tämän hetken isoimman ristiriidan havaintojen ja teorian välillä. Kun maailmankaikkeuden laajenemisnopeuden määrittää kosmisesta mikroaaltotaustasta ja supernovista, saa eri tuloksen. Näihin kahteen erilaiseen havaintoon pohjaavassa tarkastelussa on paljon eroja, mutta me kiinnitimme huomiota siihen, että ne pohjaavat erilaiseen valoon. Supernovien valo on näkyvällä ja infrapuna-alueella, eli sen energia on isompi kuin mikroaaltotaustan fotonien.
Löytämämme vaikutus menee kuitenkin havaintojen kannalta väärään suuntaan. Vaikka pimeän aineen massa olisi sopiva, niin että se vaikuttaisi mikroaaltoihin mutta ei infrapunavaloon, tämä vain pahentaisi ristiriitaa. Niinpä käteen jää vain raja sille, miten raskasta pimeä aine voi olla, jotta sen vaikutusta ei näkyisi mikroaaltotaustassa. Raja on suhteellisen tiukka, ja sulkisi pois ison määrän pimeän aineen malleja.
Päättelymme ei kuitenkaan ole aukotonta. Otimme huomioon aika-avaruuden kaarevuuden, mutta jätimme pois muita valon kulkuun vaikuttavia tekijöitä, jotka voivat olla merkittäviä. Käsittelymme siitä, miten massa jakautuu hiukkasten sisällä oli myös hyvin yksinkertainen. Pitäisi tutkia tarkemmin, miten hiukkasten kvanttimekaaninen todennäköisyysjakauma leviää kun ne kelluvat avaruudessa vuorovaikuttaen hyvin heikosti ympäristönsä kanssa.
Voi olla, että johtopäätöksemme vielä muuttuvat, mutta minusta tämä on hauska tapa mahdollisesti saada tietoa pimeän aineen hiukkasluonteesta valon ja gravitaation kautta, ja odotan että pääsen jatkamaan sen parissa vuonna 2023.
18 kommenttia “Naulavuoteella kävelemistä”
-
Mukava lukea omasta tutkimuksestasi, erittäin kiinnostavan oloinen aihe.
-
Fotoni onkin omituinen olio. Lukion fysiikan kirja ei paljasta siitä juuri mitään. Sillä on aallonpituus, taajuus, nopeus jne. Koosta ei mainita mitään, joka olisi se kailkkein kiinnostavin tieto. Onko fotonin koko sama asia kuin sen aallonpituus? Sanot, että hiukkasen koko on pieni. Tarkoitatko, että fotonin koko on pieni. Laserin valoa voi himmentää suodattimilla tasolle, jossa säteen energia on pienempi kuin saman aallonpituuden omaavan fotonin energia. Onko laserin säde nyt yksittäisiä erillisiä fotoneita? Kaksoisrakokokeessahan näin tehdään.
Mysteeriksi on jäänyt fotonin koko täällä päässä. -
Räsänen: Niinpä käteen jää vain raja sille, miten raskasta pimeä aine voi olla, jotta sen vaikutusta ei näkyisi mikroaaltotaustassa. Raja on suhteellisen tiukka, ja sulkisi pois ison määrän pimeän aineen malleja.
Mielenkiintoinen yksi (uusi?) tutkimusnäkökulma. Eli mikä se raja teidän mukaanne olisi? Ja mitä malleja se siten sulkisi pois? Onko tällaisia tutkimuksia muita olemassa, vai oletteko pioneereja?
-
Sellaisen vielä laitan, että onko fotinilla aaltofunktio joka määräisi sen koon, kuten piemeän aineen hiukkasen tapauksessa.
-
”Osoittautui, että kun fotoni kulkee pimeän aineen hiukkasen läpi, pimeän aineen hiukkasen aiheuttama kaarevuus antaa fotonille massan, joka on sitä isompi mitä suurempi kaarevuus on.”
No mutta eikö nykyajan tiedepopulistien pyhissä opinkappaleissa nimenomaan painoteta, ettei fotonilla ole mitään massaa? Toisaalta en tätä hämmennystä erityisemmin ihmettele, sillä eiväthän nämä suuria totuuksia laukovat tiedemaailman ylipapit osaa selvittää edes hiukkasten perusolemusta, vaikka aiheesta niin paavilliseen sävyyn rahvaalle saarnaavatkin. Paradoksien riivaama suhteellisuusteoria on ehkä se keskeisin ideologisuskonnollinen oppi, jota vain arvostetuin yläluokka kykenee lapsenomaisin kielikuvin selventämään, saaden kritiikittömät ihmismassat ihastelemaan luonnontieteellisen menetelmän saavutuksia.
Mutta niin tai näin, ainoa varma pohja tieteenfilosofialle on jokin ehdottoman varma lähtökohta, eli pelkistetyimmillään inhimillinen tietoisuus. Kehoitankin siis herra kosmologia ja kumppaneita pohtimaan nöyrästi nykytietämyksen rajoja sekä saavuttamaan fenomenologisen reduktion, joka johdattaa kohden syvällisempää totuutta. Suurin arvo olisi tiedepopulisteille itselleen.
-
”Pyydän kirjoittamaan asiallisesti” on hieno toive, mutta voiko se toteutua, jos kirjoittajan lähtökohta on erilainen kuin Syksyn? Viittaan tällä päivystävän fenomenologin määritelmään, että ”ainoa varma pohja tieteenfilosofialle on jokin ehdottoman varma lähtökohta, eli pelkistetyimmillään inhimillinen tietoisuus.” Tässä suhteessa minulle maailman selittäjinä jumala ja pimeä aine/energia ovat samanarvoisia, sillä kummastakaan ei ole suoraa kokeellista havaintoa.
-
Xenon tyyppiset kokeet taitaa rajata pimeän aineen 10 protonin massaan. Tämä tutkimus rajaa selkeästi alemmas ja jos on paikkansa pitävä, taitaa tehdä suorat hiukkashavainnot mahdottomaksi neutriinotaustakohinasta?
Vastaa
Matkakertomuksia
Kesällä kuulin konferenssissa Jocelyn Bell Burnerin puheen, missä hän suositteli teosta The Sky is for Everyone. Nyt luin kirjan, ja se onkin kiinnostava.
Kirja alkaa luettelomaisella esittelyllä joistakin tähtitieteessä 1800-luvulta alkaen toimineista naisista. Sen varsinainen anti on 37 seuraavaa lukua, joissa kussakin yksi naistähtitieteilijä kirjoittaa urastaan. Heidän kertomuksensa on järjestetty väittelemisajankohdan mukaan vuodesta 1963 vuoteen 2010. Mukaan on valittu vain hyvin ansioituneita tutkijoita, ja kirja näyttää läpileikkauksen tähtitieteen kehitykseen ja läpimurtoihin viimeisten 60 vuoden ajalta.
Suurin osa kirjoittajista on työskennellyt ainakin osittain Yhdysvalloissa, mutta käsiteltyä tulee myös ainakin Iso-Britannian, Brasilian, Israelin, Etelä-Afrikan, Puolan, Japanin, Liettuan, Kiinan, Meksikon ja Intian tieteellistä yhteisöä ja kulttuuria.
Olen aiemmin maininnut, että naisfyysikoiden kertomukset omista kokemuksista valaisevat sitä miten sukupuoleen kohdistuvissa asenteissa ja säännöissä on tapahtunut kehitystä ja mitä on vielä korjattavana. Kirja kehystää näkyväksi sitä, miksi naiset ovat historiallisesti ja yhä aliedustettuina niin tähtitieteessä kuin muualla fysiikassa. (Lisää aiheesta täällä, täällä, täällä, täällä, täällä, täällä, täällä ja täällä.)
Kun Bell Burner oli väitöskirjaopiskelija, hän löysi vuonna 1967 yhdessä ohjaajansa Antony Hewishiä kanssa pulsarit. Toimittajat kysyivät Hewishiltä tieteestä, Bell Burnerilta taasen vyötärön, lantion ja poven mitoista sekä poikaystävien määrästä, ja pyysivät häntä avaamaan paidan nappeja valokuvia varten.
1960-luvulla Yhdysvalloissa saattoi käydä niin, että vaikka nainen palkattiin tutkijaksi, hänen saapuessaan yliopistoon kävi ilmi, että hänelle ei anneta työhuonetta tai makseta mitään. Palkkaa pyytäessä saattoi saada vastaukseksi, että ethän tarvitse rahaa muuhun kuin turkiksiin ja hajuvesiin, koska miehesi on töissä. Jos palkkaa saikin, se oli tuntuvasti pienempi kuin miehillä.
Yhdysvalloissa ei 1960-luvulla ollut tähtitieteestä väitelleille työpaikkailmoituksia. Hakemusten arvioimisen sijaan paikat jaettiin sen mukaan, kuka alaa johtavista miehistä soitti kenellekin suositellakseen omia opiskelijoitaan. Toisaalta tilannetta helpotti se, että avoimia työpaikkoja suhteessa valmistuneiden määrään oli enemmän kuin nykyään.
Sen lisäksi, että naisia ei pidetty pätevinä, myös avoimesti sanottiin, että heitä ei kannata palkata, koska naiset joko menevät naimisiin ja siksi lopettavat, tai eivät mene naimisiin ja aiheuttavat siksi harmia mieskollegoiden keskuudessa. Uhkaukset irtisanomisesta raskauden takia eivät olleet tavattomia.
Mielenkiintoinen vivahde syrjinnässä olivat ”nepotismin vastaiset” säännöt yliopistoissa, jotka kielsivät henkilökunnan perheenjäsenten palkkaamisen. Niitä käytettiin naisten palkkaamisen estämiseen, monet naistähtitieteilijät kun olivat naimisissa kollegan kanssa.
Avoin seksuaalinen häirintä tulee kirjassa esille, mutta myös se, miten mielestään mukavatkin tutkijat ovat saattaneet olla epämiellyttäviä. Roberta A. Humphreys kertoo, miten hänen vanhemmalla yhteistyökumppanillaan Allan Sandagella oli tapana aloittaa puhelunsa sanomalla ”hei prinsessa, Allan-setäsi tässä”. Humphreys kirjoittaa, että hänelle tuli mieleen prinsessa Leia ja Darth Vader. Toisaalta monet kirjoittajat etenkin alkupuolelta mainitsevat, miten tärkeää on ollut heitä tukeneiden ja tasa-arvoisesti kohdelleiden vanhempien miestutkijoiden tuki. Akateemisessa yhteisössä onkin vaikea edetä, sukupuolesta riippumatta, ilman korkeammassa asemassa olevien tukea.
Myös aviomiesten tuki lasten hankkimisen ja tieteellisen työn yhdistämisessä sekä laajemmin tulee vahvasti esille. Kertomuksissa alalle päätymisessä korostuu populaarien tiedekirjojen, scifin, innostavien ja asiantuntevien opettajien sekä kannustavien vanhempien merkitys.
Jotkut kirjoittajat sanovat, että eivät ole havainneet sukupuolestaan olleen heille tieteessä haittaa, tai jopa että siitä on ollut etua, koska he ovat erottuneet joukosta ja jääneet paremmin mieleen. Toiset toteavat, että he ovat olleet sokeita naisten kohtaamille ongelmille, koska eivät ole halunneet keskittyä niihin, ovat kasvattaneet paksun nahan ja karistaneet epämiellyttävät asiat mielestään.
Vaikka uudemmissa kirjoituksissa tulee esille vähemmän epäasiallista kohtelua kuin vanhemmissa, se korostuu enemmän. Tämä voi johtua osittain siitä, että se on tuoreemmassa muistissa, eikä ole yhtä hyväksytty osa työyhteisöä. Nuoremmalla sukupolvella tuntuu myös olevan syrjinnän hahmottamiseen ja vastustamiseen enemmän työkaluja. Loppupuolella tähtitieteilijöiden kirjon laajeneminen tuo mukaan rodullistamisen ongelmat.
On kiinnostava lukea erilaisista taustoista tähtitieteen eri aloille päätyneiden tutkijoiden kuvauksia tieteellisestä matkastaan. Heidän henkilökohtainen tarinansa kytkeytyy laajempaan yhteiskunnalliseen taustaan, joskus kirjan sortoon liittyvää aihepiiriä tahattomasti havainnollistaen. Paljon kertoo myös se, mitä ei sanota, ja itseään edistyksellisinä pitävät tutkijat saattavat kyseenalaistamatta omaksua käsityksiä yhteiskunnasta, jossa ovat kasvaneet.
Israelilainen Neta Bahcall esittää Israelin kolonialistiset sodat sotina henkiinjäämisestä. Israelilainen Dina Prialnik julistaa ”muurien kaatamisen” tärkeyttä yhteiskunnassa, vaikuttaen sokealta sille, että elää rotuerotteluun perustuvassa yhteiskunnassa. Hän ollut vararehtorina Tel Avivin yliopistossa, joka aktiivisesti tukee apartheidia ja auttaa ylläpitämään sotilasmiehitystä. Yhdysvaltalainen France Córdova hehkuttaa Israelin miehittämiä alueita osana Israelia rauhan nimessä. On vaikea uskoa, että keneltäkään hyväksyttäisiin kirjaan vastaavaa tekstiä Venäjän miehittämistä alueista.
Kirjassa on myös toisenlaisia näkökulmia sotaan ja rotusortoon. Judith (Judy) Gamora Cohen kirjoittaa osallistumisesta Vietnamin sodan vastaisiin mielenosoituksiin. Gillian (Jill) Knapp korostaa organisoimiensa vankiloissa pidettävien yliopistokurssien konkreettista merkitystä rasisminvastaiselle työlle Yhdysvalloissa. Patricia Anna Whitelock kertoo aktivismistaan poliittisten vankien puolesta apartheidin ajan Etelä-Afrikassa.
Henkilökohtainen ote tuo hyvin esille myös intohimon tieteeseen: sivuilta loistaa tutkimuksen jännitys, kuten myös saavutuksiin vaadittava panostus. Kirjoittajat ovat hyvin valikoitu joukko, eikä heidän kokemuksensa ole tyypillinen, vaan edustaa menestynyttä kärkeä. Kirja on positiivinen ja innostunut.
Niin kilpailu rahoituksesta kuin teleskooppien nimet tulevat lukujen edetessä tutuksi, ja tarinassa näkee tähtitieteen kentän kasvun eksoplaneettoihin, kosmiseen mikroaaltotaustaan ja gravitaatioaaltoihin asti. On hauska seurata, miten mahdottomina tai tyhjänpäiväisinä pidetyistä tutkimuskohteista tulee ensin juhlittuja läpimurtoja ja sitten arkea. Kehityksestä näkyy, miten tähtitieteessä on säilynyt vahva yhteys teorian ja kokeiden välillä. Hiukkasfysiikassahan tämä suhde on viime vuosikymmeninä heikentynyt.
Kirjasta tulee hyvin esille se, että –kuten Beatriz Barbuy omassa luvussaan kirjoittaa– tieteellinen työ muodostaa ison osan tekijänsä identiteettiä. Näissä tähtitiedettä eteenpäin vieneiden naisten kuvauksissa välittyy myös tutkijoiden identiteetin vaikutus tutkimukseen. Ne kertovat –hyvässä ja pahassa– tutkijoiden vahvoista siteistä, tieteen yhteisöllisyydestä ja tiedeyhteisön suhteesta yhteiskunnan kehitykseen, paljon laajemmin kuin yhdellä tieteenalalla ja 37 ihmisen työssä.
3 kommenttia “Matkakertomuksia”
-
Vertailun vuoksi tässä yhteydessä kannattaa mainita Turun yliopiston tähtitieteen prof. Liisi Oterma, joka tanskalaisen kollegan mukaan vaikeni yhdellätoista kielellä!
https://fi.wikipedia.org/wiki/Liisi_Oterma
-
Liisi Oterman ansiolistalla on mm. 54 pikkuplaneetan löytäminen. Kun tuossa Syksyn listalla ei mainittu Venäjää eikä NL:a lainkaan, niin venäläinen Tamara Smirnova on löytänyt 135 pikkuplaneettaa tietääkseni Krimillä sijaitsevalla observatoriolla!
https://en.wikipedia.org/wiki/Tamara_Smirnova
Mikä siitä supersymmetriasta tekee tai on tehnyt niin houkuttelevan idean, että niin monet tutkijat ovat heittäneet työuransa sen varaan? Jos von Neumann vitsaili ylimääräisistä parametreista ja kokeellisten mallien sovittamisesta, niin vastaavalla tavalla voitaisiin vitsailla ylimääräisistä symmetrioista ja teoreettisista yhtenäisteoriosta. Ellei Eusa ole vielä varannut nimeä, niin seuraava teoreettinen muoti-ilmiö lienee sateenkaarisiltadualismi 🙂
Supersymmetriasta:
https://web.archive.org/web/20220618081431/https://www.tiede.fi/blogit/maailmankaikkeutta_etsimassa/piiloutuneet_puolisot
Yritin etsiä manittua opusta kirjaston (Vaski) repertuaarista, mutta ei löytynyt. Sen sijaan löytyisi skribentin ao opuksia kirjastosta. Kaveri näyttääkin tosiaan olevan aika monipuolinen ”huuliveikko”. Mm tällaisia on Taubes väsännyt:
Miksi lihomme ja mitä voimme asialle tehdä
Good calories, bad calories : fats, carbs, and the controversial science of diet and health
The case against sugar
The case for Keto : the truth about low-carb, high-fat eating
The case against sugar
Mitä tämä Nobel Dreams kustantaa kirjakaupassa?
Ostan tällaiset vanhat kirjat yleensä Ebaystä. Näyttää olevan Nobel Dreamsia vielä vajaan 30 punnan hintaan.
Tieteen suurnimien joukossa on originelleja, jotka lähipiirilleen saattavat olla hankalia. Heidän motivaationsa voi olla ehtymätön kunnianhimo ja ongelmansa neuvottelukyvyttömyys. Itse ihailen Bruno Pontecorvoa, joka teki radikaalin ratkaisun loikkaamalla NL:on v. 1950 Stalinin vielä eläessä! BP oli kiinnostunut neutriinoista ja ennusti neutriinoiden oskillaation. Venäjällä jaetaan edelleen BP-palkintoa alan huippututkimuksesta. Olen tavannut kolme nobelistia: Herbert C. Brown, Richard R. Ernst ja Kurt Wuethrich. Heistä jenkki Brown oli ”omalaatuisin”!
Kiinnostuin niin paljon kirjoituksesta että tilasin kirjan.
Onnistuin löytämään sen tietokirja välittävästä Finn-Scholar nettidivarin valikoimista eikä se maksanut kuin 12 €.
Itselleni on vielä elävästi jäänyt mieleen kuva jossa välibosonien löytäjät, Carlo Rubbia yhdessä Simon van der Meerin kanssa nostavat maljoja Cernin parvella saatuaan tiedon vuoden 1984 Nobelin fysiikanpalkinnon myöntämisestä.
Nyt pääsen mukaan myötäelämään noita kiihkeitä hetkiä Gary Taubesin kirjaa lukemalla.
Mukava kuulla.
Itse tilaan kirjoja myös sivustolta https://www.antikvaari.fi/ .