John Ellis passou quase quatro décadas trabalhando na física de partículas CERN, laboratório. Como ele agora retorna para o Reino Unido, o teórico de 65 anos de idade, diz Michael Banks sobre o mais recente em busca do Higgs
John Ellis é um homem ocupado. Quando ele não está clocking até milhas aéreas, quase toda semana viajam entre Londres e do laboratório CERN partícula-física, perto de Genebra, em seguida, uma série de compromissos e reuniões deixá-lo tão difícil de pegar.De fato, depois de esperar 40 minutos em seu escritório antes de finalmente ter a chance de começar a nossa entrevista (Ellis acabara de chegar da Suíça e tinha ido imediatamente para outra reunião), o nosso tempo juntos abruptamente saiu ainda um compromisso ainda mais se aproximava. Um telefonema de follow-up foi organizado com a ressalva de que "se eu não responder a primeira vez, por favor, tente novamente - Eu sou um pouco para dentro e para fora".
As reuniões e viagens refletem um momento agitado para Ellis.Depois de virar últimos 65 meses, o teórico britânico-nascido teve que abandonar uma posição full-time no CERN (embora ele ainda mantém seu escritório no laboratório e tem um "guest professor" posição). Mas em vez de colocar os pés para cima e "assistir Doctor Who durante todo o dia ", Ellis aceitou um cargo na Faculdade Londres do rei que lhe permite continuar a fazer sua própria pesquisa, bem como a construção de um grupo de estudantes e mentoring.
Auto-proclamado de Ellis "período de transição" vem em um momento de grande excitação no CERN como rampas até o Large Hadron Collider (LHC) em sua busca para a física além do Modelo Padrão. Ellis trabalhou no CERN há quase 38 anos, e tem sido parte do LHC de seu primeiros dias em 1984, quando ele estava envolvido com a imaginar o que a ciência potencial do LHC poderia fazer. Com o LHC, possivelmente, agora prestes a apresentar os primeiros sinais dessas previsões, ele está muito ansioso para o próximo ano."No momento, ele vai gangbusters", diz Ellis. "Este ano, o LHC vai explorar um território virgem. Se houver algum virgens no território, no entanto, é uma questão completamente diferente."
É claro, não foi sempre vai gangbusters no CERN. Em setembro de 2008, apenas nove dias depois de prótons circularam nos dois sentidos no LHC, uma conexão elétrica entre um imã dipolo e quadrupolo um ímã vizinhos falhou, fazendo com que duas toneladas de hélio a ser lançado com tanta força que quebrou alguns ímãs suas âncoras para o piso de concreto.
Depois CERN gastou mais de um ano fixação do dano, do LHC está finalmente de volta aos trilhos, embora seja concluída até o final de 2012 por mais 18 meses de reparos e upgrades. Ellis é franca sobre as falhas, no entanto. "Claramente, a explosão foi um fracasso a nível técnico e de gestão", diz ele. "Eu me pergunto se nós poderíamos ter evitado isso se tivéssemos sido mais lento e mais sistemática em comissionamento e testes do LHC - talvez houvesse demasiada de uma pressa para obtê-lo em operação."
Ellis admite que havia uma pressão especial para obter a pronta LHC antes do fim do mandato de cinco anos do então diretor-geral do CERN, Robert Aymar em 2008. "Eu não estou sugerindo que ele foi responsável por quebrar o chicote, mas todo mundo viu [o fim do seu mandato] como um marco natural para obter o LHC em operação", diz ele. No entanto, com o fracasso agora atrás deles e da máquina batendo recordes todos os dias, heaps Ellis em elogios para a forma como a gestão CERN, em particular, ex-chefe do projeto LHC Lyn Evans e atual diretor de aceleradores de Steve Myers, tem a máquina de backup e em execução. "Ele agora se parece com uma excelente máquina e tomou mais dados a data que havia sido prometido para todo este ano", diz ele.
Agulha no palheiro 100.000
Um dos mais alto perfil áreas de pesquisa do LHC é a busca do bóson de Higgs e na década de 1970 Ellis foi fundamental para colocá-lo na agenda experimental e propor uma forma que poderia ser manchado pelo antecessor do LHC - o Grande Electron-Positron Collider (LEP) - pela partícula irradiando um Z-boson. No final, apesar de possíveis sugestões de última hora, LEP só poderia colocar um limite inferior para a massa do Modelo Padrão bóson de Higgs em 114,4 GeV / c 2 com nível de confiança de 95%.
Ellis dubs o bóson de Higgs de "desconhecidos conhecidos", mas, no entanto, compara a dificuldade experimentalistas têm em olhar para o Higgs a procurar uma agulha em um "cem mil palheiros", em que a agulha não é feita de metal, mas a partir de feno em si. Então, como você sabe se você encontrou peças significativas de feno? "A resposta é que você mancha um monte de pedaços de feno com as mesmas propriedades, digamos, todos com uma energia de 117 GeV", diz Ellis. "Então você pode dizer que você tem algo significativo."
Ellis acrescenta que quando se trata de descobrir o bóson de Higgs, não vai ser um evento clara "saltar fora da tela em você", mas sim que haverá muitas explicações alternativas que precisam ser levados em conta. Na verdade, isso foi evidente no início de abril, quando uma nota interna dos membros da evidência colaboração ATLAS reivindicando do bóson de Higgs foi divulgada em um blog de física popular, desencadeando a cobertura da mídia ao redor do mundo. O resultado foi depois anulada quando estudos de acompanhamento pela colaboração ATLAS não encontrou a confirmação de tal sinal."O documento ATLAS interno não deve ter lá fora", admite Ellis."Mas é impossível nos dias de hoje para suprimir informações, como Ryan Giggs sabe muito bem", diz ele, referindo-se a tentativa fracassada da estrela do Manchester United para parar de revelações sobre sua vida privada seja tornado público. Ellis diz que haverá muitos mais tais vazamentos sobre o Higgs no futuro, e provavelmente sobre outros potenciais descobertas também, incluindo partículas supersimétricas, matéria escura e dimensões ainda extra.
Atualmente, o colisor Tevatron do Fermilab, em os EUA também se fechando sobre a busca do bóson de Higgs, tendo lançado limites se estendem para além do que a LEP foi capaz de alcançar. No entanto, pesquisa do Fermilab é susceptível de ser reduzido antes que ele tenha realmente começou, com o fechamento iminente do Tevatron em outubro para abrir caminho para experimentos em física de neutrinos e múons. Ellis admite que, se uma dica Fermilab de Higgs a ser confirmada no CERN, em seguida, os pesquisadores do Fermilab "teria todo o direito de ficar chateado". No entanto, Ellis admite que ele seria "feliz" mesmo se o LHC não conseguiu detectar o Higgs em tudo. "Se ficou provado que não há bóson de Higgs, que seria muito mais emocionante", diz ele. "Isso significaria que todas as idéias que temos vindo a trabalhar com 47 anos são lixo e que dá à nova geração de jovens físicos no coração a oportunidade de chegar a algo melhor."
Europa ligada
Ellis nasceu em Hampstead, Londres, em 1946. Depois de estudar física e matemática no nível A, ele foi para a Universidade de Cambridge em 1968 para levar o tripos matemática e ficou lá para fazer um doutorado em física teórica - sobre as aplicações da teoria do grupo. "Eu estava interessado em simetria e teoria dos grupos, e não tanto interessados em fazer a teoria por causa da teoria", lembra ele. "Eu acho que é a chave para ser capaz de testar experimentalmente as coisas ao invés de apenas fazer coisas abstratas."
Ellis foi pela primeira vez ao CERN, em 1968, durante sua graduação para participar de um curso de verão, mas foi durante seu último ano como estudante de doutoramento, em 1970, que ele tem um verdadeiro sabor do ambiente no CERN. Ellis foi apenas para trabalhar na divisão do CERN teoria por alguns meses, mas, com o apoio de seu PhD supervisor de Bruno Renner, em vez disso ele ficou para o ano todo final. "Gostei muito do ambiente internacional no CERN, conhecer pessoas com diferentes formações, para não mencionar as meninas espanhol", lembra ele.
Depois de dois de um ano pós-doutorados no Stanford Linear Accelerator Center (como era então conhecido) e no Instituto de Tecnologia da Califórnia, Ellis voltou ao CERN, em 1973, querendo "de alguma forma ingênua, para ajudar a construir a física europeus e britânicos". Foi durante seus primeiros dias no CERN que Ellis fez talvez sua descoberta mais importante, quando ele trabalhava para fora uma maneira para testar glúons - partículas sem carga elétrica que transportam a força nuclear forte através do qual quarks interagem uns com os outros.
No início dos anos 1970 os teóricos estavam convencidos de que o glúon deve existir, mas só havia uma evidência indireta de que em colisões próton-próton. Juntamente com Graham Ross e Gaillard Maria, Ellis proposta de teste para o glúon, através da colisão de um elétron e um pósitron que iria produzir um quark e antiquark par. Em adicional para a produção normal de dois jet-eventos, um dos quarks poderia, então, irradiam um glúon, o que poderia ser visto através de um jet terço dos hádrons disparar para fora em outra direção.
Duas partículas LHC projetos estavam sendo construídos naquela época - o Positron-Electron Accelerator Anel Tandem no laboratório DESY em Hamburgo eo Projeto Electron Positron no SLAC - que teria energia suficiente para observar clara três jet-eventos. Ellis pestered experimentalistas em DESY começar a procurar sinais dos glúons, e quando o fizeram, no meio de 1979, descobriram-lo.
Após descoberta de Ellis, os EUA tentaram roubar-lhe novamente em 1978, quando SLAC ofereceu-lhe um cargo permanente. A isca foi tentador e Ellis foi em um período sabático de cinco meses apenas para voltar para a Europa e assumir uma posição titular no CERN vez. "Eu não esperava que eu teria uma longa carreira no CERN", diz Ellis. "Eu não sou um daqueles caras que tem uma lista de objetivos da carreira. Senti que CERN tinha um grande potencial para os projetos futuros e emocionante, então eu pensei que gostaria de ficar."
Ellis tornou-se líder da divisão do CERN teoria famoso 1988-1994.Durante seu mandato a divisão cresceu significativamente como resultado da criação de um programa formal para estudantes de doutoramento, bem como proporcionar oportunidades para que cientistas de países em desenvolvimento para obter bolsas CERN.Ellis lamenta que em 2003 a divisão teoria perdeu algum do seu estatuto oficial, quando foi absorvida dentro da divisão física "muito grande". "Eu acho que o estado da divisão teoria tem ido para baixo ao longo dos anos - na década de 1970 que tinha um perfil mais elevado do que hoje", diz Ellis.
Planejando a próxima grande coisa
Bem como apreciar a busca de novas partículas do CERN, Ellis também está olhando para o futuro, assim como ele fez quando participou da revisão do projeto 1984 do LHC, quando o colisor ainda era um brilho apenas no olho de um físico. Ele é, por exemplo, fortemente envolvidos na concepção da próxima geração Compact Linear Collider (CLIC), a maior parte do projeto de P & D para o qual está sendo realizado no CERN, com a equipe CLIC deverá divulgar um estudo de design conceitual no final deste ano. CLIC, o que poderia medir com precisão qualquer uma das novas partículas que o LHC poderia descobrir, é, no entanto, contra um plano concorrente chamada International Linear Collider (ILC). Ambos irão colidir elétrons com pósitrons, mas, enquanto o ILC usará a tecnologia de supercondutores a colidir partículas com energias de cerca de 500 GeV, CLIC irá colidir partículas a 1 TeV ou mais, usando um romance "dois feixes técnica de aceleração".
Ellis admite que, devido à escassez de financiamento provável futuro, apenas um destes projetos concorrentes será realmente construído."O motorista é a física, quando os desconhecidos se knowns conhecido, então vamos saber quanta energia precisamos explorar o que o LHC descobre", diz Ellis. "Eventualmente, uma escolha deve ser feita entre as diferentes tecnologias, mas até que o LHC revela nova física não há pressa para decidir qual escolher."
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