Kosmokseen kirjoitettua

Inhimillinen komedia

29.3.2023 klo 21.09, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua

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.