socialistsimon

På tal om LHC i förra inlägget så tänkte jag prata lite om en av dom mest kända Bosonerna, den så kallade Higgs Bosonen (det är inte helt sant eftersom fotonen också är en boson). Kampen om att vara först med att hitta Higgs Boson är igång (igen/fortfarande). LHC och Fermi labb tävlar om att hitta den först. Det ryktades nyligen att LHC hade hittat den men det visade sig vara fel.

*WARNING SCIENCE CONTENT*

Higgs boson är en grundpelare i det som i Kvantfysikkretsar kallas för Standard Modellen. Standardmodellen är ett enormt kraftfullt verktyg som har gett väldigt precisa förutsägelser. Detta är en av vetenskapens viktigaste krav på förklaringsmodeller: "Om teorin stämmer borde detta hända om vi gör så här". Det är helt enkelt en bra teori. Och Standardmodellen förutspår att Higgs Boson finns och att den ser ut så här, väger så här mycket och beter sig så här. Higgs Boson skulle hantera massa. Det är uppenbart att massa påverkar andra saker med massa. Det påverkar med en kraft som är mätbar. Den kan uttryckas med kraftfält, rymdtidskrökning eller hur man vill beroende på vilken noggrannhet man är ute efter. Einsteins modell med ett krökt rum tar inte på något sätt bort det faktum att gravitation är en mätbar kraft. Magnetism kan på samma sätt beskrivas som en krökning av den elektromagnetiska dimensionen och på så sätt ge samma resultat som om man uttrycker samma formler genom kraftfält. Efter som alla andra krafter uttrycks via bosoner borde det finnas en boson som uttrycker gravitation. Att hitta Higgs Boson skulle kunna bevisa att Standard Modellen är korrekt. (eller snarare: Det skulle bekräfta modellen. Läs De vetenskapliga revolutionernas struktur av Thomas Kuhn för mer om vetenskapsteori, en mycket lättläst och intressant liten bok.) 

Det finns bara ett problem, Standard Modellen kan inte vara korrekt. Och detta går till själva hjärtat av vad en vetenskaplig förklaringsmodell egentligen är.
Är en vetenskaplig teori en korrekt avbildning av hur verkligheten faktiskt är eller är det en bild som ger oss en ökad förståelse som inte nödvändigtvis är en korrekt avbild av hur det verkligen är?
Vi kan se på gamla förklaringsmodeller och se att dom var bra approximationer av hur verkligheten är som gav oss ökad förståelse utan att för den skull vara sanna (i någon form av objektiv mening).
Ta Newtons modell av gravitation. Den var korrekt i 400 år. Den används fortfarande för att praktiskt för att räkna ut satelitbanor och rymdresor, så bra är den fortfarande. Sedan ersattes den av Einsteins modell. Ska vi då betrakta Einsteins modell som korrekt? Eller är den bara bättre och kanske i grunden helt fel men just nu ger den oss den bästa möjligheten att bedriva spännande forskning. Samma gäller för kvantfysik. Bara för att modellen säger att man kan betrakta det som om en elektron färdas genom varje tänkbar möjlig väg från punkt A till punkt B och sedan väljer den kortaste/minst motstånd osv så betyder det inte att den faktiskt gör det.

Standard Modellen förutsätter att alla elementar partiklar, elektroner, fotoner, kvarkar osv inte har någon utsträckning i rymden. Dom är bara "Matematiska Punkter". Dom kan ha massa, energi till och med spinn men ingen höjd, längd eller bredd! Detta är i grunden fel. Eller jag kanske skulle uttrycka det; I grunden intellektuellt otillfredsställande. Det är också på grund av detta som vi får teorier som strängteori som förutsätter att elementarpartiklar inte är punkter utan gummiband. (Som är lika intellektuellt otillfredsställande eftersom den är omöjlig* att testa. läs The Elegant Universe av Brian Greene)
En verklighet som består av punkter skulle, om det är korrekt, innebära att verkligheten är grynig. Läs Terminal Worlds för en härlig redogörelse för vad det skulle kunna innebära. Det skulle också kunna ha en påverkan på huruvida vi lever i en verklig verklighet eller en komplicerad simulering. I The Algebraist försöker protagonisten testa om han verkligen förflyttat sig tvärs igenom galaxen på ett ögonblick eller om han luras av en enorm illusion. Dom enda fungerande tester han kan göra är att mäta "illusionens" utsträckning och pixelering. (Man kan förutsätta att en illusion skulle kunna "avslöjas" genom att ta sig ut ut den, dvs en illusion eller datorgeneread verklighet är begränsad i rummet. Tänk på en bana i ett dataspel, den är aldrig oändlig. Ett annat sätt att "avslöja" den är genom att det skulle kunna gå att upptäcka att den har större pixlar än verkligheten. En dålig datorsimulering skulle kunna avslöjas genom att den är grynig i hög upplösning.)

Det är också därför det är så viktigt att leta efter Higgs Boson. Är Standardmodellen fortfarande korrekt och i så fall lever vi i en datorsimulation? Jag förutspår att dom inte kommer att hitta den och att det är det bästa som skulle kunna hända partikelfysiken. Det är nämligen fullt möjligt att bevisa att den inte finns. Standardmodellen förutspår att den ska se ut och bete sig på ett visst sätt. Det troliga är att man hittar något annat istället. Men du kan inte ta en ny partikel och bara kalla den för Higgs. Om din teori kräver en tax i huset och du letar igenom hela huset och hittar två katter och en grand danois så kan du inte ta katten och kalla den tax, eller säga att den där stora hunden är en oväntat tung tax. En del vetenskapsmän kommer att försöka det men det håller inte i längden. Standardmodellens förutsägelser är för exakta. Vi vet nästan vad det kommer att stå på taxens halsband.

Om vi däremot skulle hitta en Higgs Boson så skulle det säga oss enormt mycket. För att ta liknelsen med taxen så vet vi ungefär vad det står på halsbandet. Om det står Fido så betyder det en sak. Om det står Korven så betyder det något annat. Det skulle också vara enormt intressant.

Personligen skulle jag helst vilja att dom hittar en Graviton istället. (Den har mer spinn och skulle peka mot strängteorin istället.)

Vi borde satsa på fler partikelacceleratorer så vi äntligen kan komma ur den här gravitationsbrunnen!

---

* For a given level of impossible.