Începutul, călătoria și obiectivele
Fizica particulelor a evoluat din fizica nucleară: obiectivul său principal este de a identifica elementele subatomice ale materiei și radiației și de a înțelege forțele fundamentale care determină interacțiunile și combinațiile acestora.
Un fizician de particule lucrează cu tehnologii de pionierat, cum ar fi acceleratoarele de coliziuni de înaltă energie, pentru a investiga mecanismele interne ale mecanicii cuantice și ale fizicii mai multor energii înalte. Fizicienii de particule pot încorpora în cercetarea lor și alte domenii, cum ar fi astronomia, lucrând cu razele cosmice din spațiul cosmic.
În 2008, Large Hadron Collider (LHC), cel mai mare accelerator de particule din lume și cu cea mai mare energie, a fost construit la Geneva, în Elveția, pentru a descoperi noi particule și a dezvolta noi teorii. Particulele sunt guvernate de mecanica cuantică și pot prezenta atât calități ondulatorii, cât și de particule.
Fizica particulelor înclină mai mult spre partea teoretică a experimentării și cercetării. Practica fizicii teoretice a particulelor dezvoltă modelul standard al particulelor, teoriile și instrumentele matematice legate de experimentele actuale și viitoare. Cercetarea în acest domeniu poate pune bazele multor alte discipline științifice, inclusiv chimia, mecanica cuantică și relativitatea generală.
Invenții radicale care au evoluat în articole banale
Cercetarea în domeniul fizicii particulelor a adus revoluții în înțelegerea noastră a lumii din jurul nostru. Cu toate acestea, explorarea științifică este mai mult decât răsplata sa.
O analogie des repetată este o expediție care escaladează Muntele Everest. Este cineva care escaladează Muntele Everest util pentru dumneavoastră în viața de zi cu zi? Nu la prima vedere, oricât de interesant ar fi de dragul său. Chiar și așa, jachetele din fleece și țesăturile impermeabile și respirabile au fost dezvoltate inițial pentru expedițiile periculoase de alpinism, iar acum sunt disponibile la prețuri ieftine și indispensabile pentru publicul larg.
Delungul laboratorului și al manualului
În multe privințe, impactul fizicii particulelor merge mult dincolo de laborator și de manual. Având în vedere că fizica particulelor pune întrebări mari, găsirea răspunsurilor necesită echipamente unice și adesea colosale. Instrumentele fizicii particulelor – acceleratoare sofisticate, detectoare sensibile, rețele de calcul, precum și stocarea și analiza volumelor mari de date – au un impact semnificativ și de durată asupra calității vieții oamenilor din întreaga lume.
De-a lungul deceniilor, fizica particulelor a dezvoltat tehnologiile necesare pentru a urmări cu precizie particulele în timp ce acestea se ciocnesc și se transformă în sute de alte particule. Această urmărire este acum esențială pentru tomografia computerizată, RMN și scanările PET care permit medicului să privească în interiorul corpului uman și să vadă ce este în neregulă.
Odată ce o boală este diagnosticată, medicul alege, de obicei, să o trateze cu medicamente eliberate pe bază de rețetă. Multe medicamente sunt dezvoltate de acceleratoarele de particule numite sincrotroni, care produc fascicule de raze X de o intensitate excepțională care pot determina structura precisă a mutațiilor și a virusurilor care cauzează boli. Aceștia analizează potențialele medicamente pentru a le găsi pe cele care vor funcționa cel mai probabil. Kaletra, unul dintre cele mai prescrise medicamente împotriva SIDA, și Tamiflu, un tratament antiviral pentru a încetini răspândirea gripei, au fost dezvoltate cu ajutorul sincrotrotronilor.
Terapia bazată pe acceleratoare ajută zeci de milioane de pacienți să primească raze X, protoni și terapie cu ioni pentru tratarea cancerului în peste 10.000 de spitale și unități medicale din întreaga lume.
Mai multe aplicații
Există semiconductori în cadrul unui laptop obișnuit, făcuți mai mici și mai rapizi prin fabricarea asistată de accelerator. Există tehnologia ecranului tactil, care a fost reinventată în multe aplicații. Apoi există omniprezentul World Wide Web, dezvoltat inițial în urmă cu aproape două decenii pentru a împărtăși rezultatele fizicii particulelor în întreaga lume. În prezent, Web-ul stimulează un trafic comercial anual de aproape două trilioane de dolari.
Cunoștințele și instrumentele dezvoltate în fizica particulelor stimulează dezvoltările în biologie, chimie, știința materialelor și informatică. Un astfel de instrument este Scientific Linux, un sistem de operare utilizat pentru a gestiona resursele unui computer și pentru a oferi servicii standard pentru programele informatice. Scopul său principal este de a oferi cercetătorilor o platformă de calcul stabilă, sigură și ușor de personalizat.
Laboratorul este stridentul tău
Chiar dacă sunteți angajat în industrie sau într-un cadru de cercetare academică, activitatea se desfășoară de obicei în laborator. Fizicienii de particule angajați în industrie asigură fabricarea de noi produse și materiale, indiferent de scară. Dacă lucrați în cercetare și dezvoltare industrială, probabil că vi se vor aloca proiecte specifice. În organizațiile mai mici, este posibil să fiți implicat în toate etapele de producție, de la concept până la livrarea către client. Fizicienii de particule care lucrează în mediul academic predau sau țin cursuri și, în general, gestionează un grup de studenți cercetători sau o echipă de cercetare care cuprinde tehnicieni și personal de sprijin.
Abordări strategice ale muncii
Majoritatea tinerilor fizicieni de particule speră să rămână în domeniu și au o abordare mai strategică a muncii. Proiectele uriașe care domină fizica particulelor durează de obicei ani sau chiar decenii pentru a fi construite. LHC a fost propus în 1984, construcția a fost aprobată în 1994 și a început să preia date în 2010.
Niciun absolvent sau postdoctorand nu ar putea spera să lucreze la un astfel de proiect de la început până la sfârșit. Dar ei trebuie să analizeze date reale pentru a avea vreo șansă de a avansa. Pentru a satisface atât nevoia de date pe care să le analizeze, cât și dorința de a lucra la următorul lucru cel mai bun, mulți tineri fizicieni de particule lucrează la negru în mai multe eforturi.
Tinerii cercetători din domeniu preferă experimentele mai mici în locul celor mai mari; aceasta le permite să își creeze o nișă în cadrul unei echipe minore. Unii tineri fizicieni de particule se concentrează mai puțin pe specializare și mai mult pe dezvoltarea unui set de abilități cu aplicabilitate largă pentru a crește flexibilitatea.
Sfat?
Câteodată publicul întreabă: „Ce are Numero Uno de câștigat? Voi avea o recepție mai bună la televizor? Voi avea o recepție mai bună la internet?”. Ei bine, într-un anumit sens, da. … Toate minunile fizicii cuantice au fost învățate, în principiu, uitându-se la tehnologia de spargere a atomilor. … Dar permiteți-mi să vă dezvălui un secret: noi, fizicienii, nu suntem împinși să facem acest lucru din cauza unui televizor color mai bun. … Asta e o consecință. Facem asta pentru că vrem să înțelegem rolul și locul nostru în univers.