Hiukkasten ja fotonien taisto

Olen ollut kirjoitushaluton viimeiset päivät erään ikävän sattumuksen vuoksi, mutta nyt annan taas kynän liihoitella viikko sitten avatusta pullosta kaadetun punaviinilasillisen ja Schweizer Gruyère-juuston siivittämänä.

Viime viikolla liityin Facebookiin ja havaitsin, että väitöskirjan teko on todellakin yksinäistä puuhaa. Suurin osa "frendeistäni" on työkavereita tai N vuotta sitten viimeksi nähtyjä koulukavereita.

Itse asiassa tämän kertainen aiheeni liittyy taas tieteeseen. Sain aiemmin palautetta paranormaaleihin ja muihin hörhöaiheisiin liittyvistä postauksista. Niitä pidettiin hieman nolostuttavina. Joten otan tästä onkeeni ja yritän kirjoittaa jotain tieteestä.

Fyysikot ovat ehkä ylimielisintä porukkaa mitä tiedän. Vain harvat tunnustavat jonkin muun tutkimusryhmän olevan huippuluokkaa itseensä tai omaan tutkimusryhmään verrattuna, vaikka jatkuvasti purnataan kyllä olosuhteiden huonoudesta tai rahan vähyydestä, jotka selittävät tietenkin omien tulosten vähyyden.

Männä viikolla seminaarissamme piti esitelmän hiukkasfyysikko, joka teki hiukkasfysiikkaa tavanomaista pienemmällä laitteella. Esityksen aikana tuli selväksi, että laitteella ei itse asiassa ole saatu mitään tuloksia eikä sillä tulla saamaankaan, sillä heidän tutkimiensa hiukkasten energiat ovat eri alueella kuin mitä laitteella tullaan näkemään. Fotonifyysikoiden ilmeistä ja nauruista kävi selväksi, että ylimielisyys salissa oli ennennäkemätöntä luokkaa. "Voi noita hiukkasfyysikoita, taas hassattiin puolimiljoonaa euroa ihan hukkaan." Mikä tässä oli huvittavaa, oli se, että alunperin koko koe tehtiin sen takia, että eräs toinen ryhmä oli raportoinut aiemmassa tutkimuksessaan yllättävistä tuloksista, joita tällä kokeella haluttiin toistaa. Kertakaikkisen kunniakas ja hyvin tieteen etiikan mukainen idea siis. Ennen DESYn kokeen aloittamista tämä tuloksista raportoinut ryhmä oli onnistunut kuitenkin parantamaan omaa laitteistoaan ja havainnut, etteivät he enää kykene toistamaan aiempaa tulosta. Projekti DESYssä oli kuitenkin silloin jo käynnissä.

Pari päivää myöhemmin kuulin toisen esitelmän LCLS-röntgenvapaaelektronilaserista, joka rakennetaan Kaliforniaan ihan lähiaikoina. Tällä kertaa yleisö oli hiljaa ja kuunteli kiltisti, kuinka esitelmöitsijä selitti, miten LCLS:llä sitten tutkitaan kemiallisia reaktioita. Kukaan ei kysynyt paljonko projekti tulee maksamaan. Kuten puhuja totesi, röntgenlaserit ovat tällä hetkellä tuntemistamme tavoista ainoa, joka mahdollistaa samanaikaisen aika-, paikka-, ja energiatilan tutkimuksen materiaalista. Se on aika paljon se.

Puhuja mainitsi kuitenkin, että itse asiassa molekyylien perustilan (siis se tila, missä ne eivät ole virittyneitä) tutkiminen voi olla aika vaikeaa, koska röntgenvapaaelektronista tuleva valopulssi on niin intensiivinen, että molekyylit virittyvät siitä helposti. Röntgenvapaalelektronilasereitahan on markkinoitu nimenomaan sillä perusteella, että niillä pystytään tutkimaan kemiallisten reaktioiden dynamiikkaa eli aikakehitystä hyvin tarkasti. Miten sitä voidaan tutkia tarkasti, jos itse koejärjestely vaikuttaa huomattavasti tutkittaviin molekyyleihin ja niiden energiatiloihin?

Itse luulen, että perimmäinen syy pienen hiukkasfysiikkakokeen tekijän pilkkaamiselle oli siinä, että hän, hiukkasfyysikko, yritti tehdä fysiikantutkimusta pienellä laitteella, kun taas fotonifyysikkojen tämän hetkinen unelma tuntuu olevan tehdä kemiallisia ja biologisia tutkimuksia suurella laitteella. Osoittaakseen paremmuutensa, fotonifyysikon on röyhisteltävä tarmokkaasti höyhenpeitettään, jotta kaikki varmasti tajuavat hänen olevan kaikesta huolimatta fyysikko, vaikkei hän ymmärtäisikään mitään ''standardimallista''. Fyysikon hänestä tekee iso ja monimutkainen laite.