Thomas Dalton
0 
5262
379
Ze zeggen dat het leven kunst imiteert, maar de pijl gaat twee kanten op. Kunst imiteert veel vaker het leven. Dat is wat er gebeurde in een recente aflevering van de populaire tv-show 'The Big Bang Theory'. In de aflevering - "The Confirmation Polarization" - ontvangen Sheldon en Amy een e-mail van Fermilab. Twee wetenschappers hadden de theorie van Amy en Sheldon, genaamd Super Asymmetry, bevestigd. De onderzoekers bestudeerden een subatomair deeltje genaamd kaonen en de meting en voorspelling (hoe het zich in theorie zou moeten gedragen) waren het daar niet mee eens. Ze noemden hun meting een mislukking totdat ze zich realiseerden dat de paper van Amy en Sheldon, die slechts een paar maanden eerder was gepubliceerd, de discrepantie verklaarde. De twee onderzoekers werden (in economie plus… daarover later meer) naar Caltech gevlogen om Amy en Sheldon te ontmoeten.
De wetenschappers van Fermilab vissen op een Nobelprijs en omdat niet meer dan drie mensen de prijs kunnen ontvangen, proberen ze Amy uit beeld te halen. Ze vertellen Sheldon dat als hij de president van Caltech zover kan krijgen dat ze hen drieën nomineren voor de Nobelprijs, in combinatie met de nominatie van het hoofd van Fermilab, ze een sterke pleidooi zouden hebben om de eer te ontvangen. Sheldon besluit dat als Amy niet op de nominatie staat, hij er ook niet op wil staan en hij vertelt dat aan de president, die uitlegt hoe dit zal resulteren in een gevecht met Fermilab; hij voegt eraan toe dat hij hun rug heeft. De aflevering eindigt met een onopgeloste situatie.
Dus deze aflevering werd onder mijn aandacht gebracht omdat ... nou ja ... Fermilab. Fermilab is een echte plek. Ik rijd er elke ochtend naartoe in Batavia, Illinois. En het is een fantastische plek om te werken als je gefascineerd bent door de subatomaire wereld, die ik ben, en dat betekent dat ik elke dag met een glimlach naar mijn werk mag rijden. Maar ik dacht dat mensen misschien geïnteresseerd zouden zijn in wat waar was en wat niet in deze aflevering. [Afbeelding: in 's werelds beste natuurkunde-laboratoria]
Laat ik beginnen met te zeggen dat ik "The Big Bang Theory" erg leuk vind. En de schrijvers proberen in hun afleveringen niet te ver af te dwalen van de echte wetenschap. In feite is David Saltzberg van UCLA zowel een onderzoeksmedewerker van mij als een wetenschappelijk adviseur voor de show. Hij zorgt ervoor dat de schrijvers geen wetenschappelijk onderwerp opnemen dat te bizar en berucht is.
Sommige mensen mopperen over hoe de show de wetenschappers op een cartoonachtige manier vertegenwoordigt, en er zit waarheid in de kritiek. Sheldon is gewoon overdreven en de meeste wetenschappers gedragen zich niet zo. (Hoewel, eerlijk gezegd, ik ken wel een enkele persoon die me aan Sheldon doet denken. Ik weiger hem te identificeren op grond van het feit dat iedereen die hem heeft ontmoet het met me eens is.) Leonard is veel levensechter, hoewel zelfs zijn karakter is een beetje meer sociaal onwetend dan de werkelijkheid. Wetenschappers zijn meestal redelijk normale mensen met een normaal leven. Ze zijn gewoon slim en erg gefocust op hun werk. (Of, denk ik, ik zou meer op Leonard kunnen lijken dan ik zou willen toegeven. Ik weiger het aan iemand te vragen omdat ik het antwoord niet wil weten.)
Dus hoeveel klinkt de aflevering waar? Om te beginnen is er geen echte theorie die Super Asymmetrie heet. Er is echter een theorie die supersymmetrie wordt genoemd, wat een zeer populaire uitbreiding is van het standaardmodel van deeltjesfysica - onze beste huidige theorie van subatomaire materie. Hoewel er geen experimentele bevestiging van supersymmetrie is - die suggereert dat elk deeltje dat in het standaardmodel wordt geïdentificeerd een supersymmetrische partner heeft - is het goed genoeg dat er meer dan 10.000 wetenschappelijke artikelen over dit onderwerp bestaan. Dus, afgezien van de poëtische licentie op de naamswijziging, zullen we ze die geven. [The Big Bang Theory: How the Universe Began]
Hoe zit het met het experiment? Kunnen twee jongens in een laboratorium als Fermilab een theorie als Super Asymmetrie bevestigen met kaons? Welnu, het is zeker mogelijk dat directe metingen van kaonen niet overeenkomen met voorspellingen en dat er een nieuwe theorie nodig is om die discrepantie te verklaren. Dus we zullen ze die geven. Maar moderne experimentele groepen hebben veel meer dan twee mensen. Mijn eigen onderzoeksgroep (die het idee van de echte supersymmetrie ijverig test) omvat ongeveer 3.000 wetenschappers uit de hele wereld. Deze experimentele groep, Compact Muon Collaboration of CMS genaamd, maakt gebruik van gegevens die zijn verzameld in het CERN-laboratorium in Europa. CERN is het zusterlaboratorium van Fermilab en het herbergt de Large Hadron Collider, die protonenstralen versnelt tot bijna de lichtsnelheid en ze laat botsen in een 5 verdiepingen hoog wetenschappelijk apparaat, de CMS-detector..
De CMS-samenwerking bestaat uit wetenschappers van ongeveer 200 onderzoeksinstituten. De Fermilab CMS-groep bestaat uit ongeveer 100 wetenschappers en nog meer ingenieurs, technici en computerprofessionals. Als CMS supersymmetrie zou ontdekken, zou de eer niet naar slechts twee onderzoekers van Fermilab gaan.
En hoe zit het met de Nobelprijs?
Het is zeker waar dat het ontvangen van de Nobelprijs het geheime doel is van elke natuurkundige. Maar er was veel mis met de beschrijving in de tv-aflevering. Het artikel van Amy en Sheldon was bijvoorbeeld pas een paar maanden eerder verschenen en er was slechts één meting die de bevinding bevestigde. Dat is absoluut niets zoals hoe het echt zou gebeuren. Om te beginnen zijn er honderden artikelen geschreven waarin nieuwe fysische verschijnselen worden voorspeld. Het kost nogal wat tijd om de voorspelling met gegevens te vergelijken; en het kost zelfs nog meer tijd om alle andere voorspellingen uit te sluiten. Bovendien, als Super Asymmetry echt zou zijn, zou het voorspellingen doen die met andere metingen zouden moeten worden bevestigd. Al dat werk zou veel tijd kosten. Maar laten we dit opschrijven tot "televisietijd", zoals in de CSI-televisieshows wanneer een DNA-test wordt gedaan in 10 minuten. Dus ik zal ze deze royaal geven.
Een groot deel van de plot richt zich op wie de Nobelprijs zou krijgen, als deze zou worden toegekend. En dit is een allegaartje. Het is waar dat de Nobel naar maximaal drie mensen kan gaan. Maar het nominatieproces is anders. Leden van de Zweedse Academie van Wetenschappen kunnen nomineren, evenals eerdere Nobelprijswinnaars en enkele vooraanstaande professoren die om aanbevelingen worden gevraagd. Het is dus mogelijk dat de directeur van Fermilab op die lijst staat. Ik weet niet of hij dat is, maar hij heeft zeker de internationale status om uitgenodigd te worden. Het is echter onwaarschijnlijk dat de president van Caltech op de lijst staat. We noemen dat een splitsing.
Toen Sheldon weigerde te worden genomineerd zonder Amy, is er een historisch precedent. Voor de Nobelprijs voor natuurkunde in 1903 hadden Marie en Pierre Curie uitgebreid werk verricht op het pas ontdekte gebied van radioactiviteit. Gezien het tijdperk en de status van de vrouwen in die tijd, was de eerste nominatie alleen voor Pierre, ondanks dat Marie de intellectuele leider van het paar was. Pierre schreef de commissie en weigerde genomineerd te worden zonder dat Marie mede-genomineerd werd. Hij zegevierde en de twee deelden de Nobelprijs met Henri Becquerel, een andere legende van vroege stralingsstudies. Dus dat aspect van de aflevering klonk heel waar.
De aflevering bevatte een mix van fictie, waarheid en bijna waarheid, maar ik vroeg me af wat voor soort onderzoek bij Fermilab de Nobelprijs zou kunnen krijgen. Als we in het verleden kijken, is er de ontdekking van de top-quark in 1995, hoewel ik denk dat dat onwaarschijnlijk is. Maar vooruitkijkend, zijn er verschillende experimenten die op een dag in aanmerking kunnen komen. Momenteel bestudeert een experiment met de naam g-2 (G minus 2) bij Fermilab hoe subatomaire deeltjes, muonen genaamd, wiebelen wanneer ze in een magnetisch veld worden geplaatst. Muonen zijn als mollige, onstabiele elektronen, en eerder gemeten en voorspeld gedrag zijn het op een verleidelijke manier niet eens. Het g-2-experiment zal vaststellen of de discrepantie een ontdekking betekent. Als het een ontdekking is, kan dit leiden tot een Nobelprijs. Om het verhaal terug te brengen naar de aflevering "The Big Bang Theory", is een voorgestelde verklaring van de momenteel waargenomen discrepantie supersymmetrie.
Dan zijn er enkele toekomstige experimenten. DUNE zal het gedrag van neutrino's en antimaterie-neutrino's bestuderen om verschillen te zoeken. Als ze zich anders gedragen, zou dat de verklaring kunnen zijn waarom het universum uit materie bestaat en niet uit gelijke delen materie en antimaterie. Dat zou een Nobelprijs zijn. En dan is er het mu2e-experiment (muon-naar-elektronenverval), dat zoekt naar een specifiek type muonverval. Indien waargenomen, is dat weer een Nobel.
En natuurlijk zijn Fermilab-wetenschappers op zoek naar donkere materie en donkere energie, mysterieuze substanties die de gewone materie in een verhouding van 20 tot 1 overtreffen en die de evolutie en toekomst van het universum zullen bepalen. Dat zijn ook vruchtbare gronden voor Nobelprijzen. Het zou heel goed kunnen dat de voorspelling van de aflevering van een Nobelprijs voor Fermilab in de geest zal gebeuren, zo niet in het echte leven. Als je meer wilt weten over het toekomstige onderzoeksprogramma van Fermilab en deze mogelijke toekomstige Nobelprijzen, heb ik er zelfs een video over gemaakt.
Ik veronderstel dat ik je moet vertellen over het enige in de "The Confirmation Polarization"dat klonk totaal vals. De wetenschappers van Fermilab vlogen economy plus. Pfffftttt… totale onzin. Voor ons is het de coach helemaal. Als een reizende wetenschapper een paar kostbare centimeters beenruimte wil, moet hij het verschil vergroten. Ze zouden niet eens zo moeten plagen. Dat was gewoon gemeen.
Wetenschap op televisie is zelden helemaal juist en dat is oké. De meeste televisie zou vermakelijk moeten zijn. Maar het is fijn als ze er echte wetenschap in kunnen verwerken. Het kan kinderen interesseren voor wetenschap. Dit zou het laatste seizoen zijn van "The Big Bang Theory", en ik zal het jammer vinden om het te zien verdwijnen.
- De 11 grootste onbeantwoorde vragen over duistere materie
- Wacky Physics: The Coolest Little Particles in Nature
- Dromerige afbeeldingen onthullen schoonheid in de natuurkunde
Don Lincoln is natuurkundeonderzoeker bij Fermilab. Hij is de auteur van "The Large Hadron Collider: The Extraordinary Story of the Higgs Boson en andere dingen die je versteld zullen doen staan"(Johns Hopkins University Press, 2014), en hij geeft een serie wetenschappelijk onderwijs videos. Volg hem op Facebook. De meningen in dit commentaar zijn van hem.
Don Lincoln heeft dit artikel bijgedragen aan 's Expertvoices: Op-Ed & Insights. Oorspronkelijk gepubliceerd op .