Under sent 1800-tal försökte vetenskapsmän lösa ett mysterium.
De fann att om de hade ett sånt här rör med vakuum i
och ledde högspänning genom det
så hände något märkligt.
De kallade dem för katodstrålar.
Men frågan var: Vad bestod de av?
I England genomförde 1800-talsfysikern J J Thompson experiment
med magneter och elektricitet, så här.
Han fick en fantastisk uppenbarelse.
Dessa strålar bestod av negativt laddade partiklar
som var ungefär 2 000 gånger lättare än väteatomen,
den minsta sak de kände till.
Thompson hade upptäckt den första subatomära partikeln,
som vi nu kallar elektron.
Då verkade det vara en helt oanvändbar upptäckt.
Thompson trodde inte att elektronen hade något användningsområde.
På sitt labb i Cambridge brukade han utbringa en skål:
"För elektronen.
Må den aldrig vara till nytta för någon."
(Skratt)
Han trodde starkt på att forska av ren nyfikenhet,
för att få djupare förståelse för världen.
Det han hittade orsakade en revolution inom vetenskapen.
Men det orsakade också en andra, oväntad revolution inom teknologin.
I dag vill jag argumentera för forskning driven av nyfikenhet,
för utan den
skulle ingen av teknologierna jag kommer att prata om i dag
ha varit möjliga.
Det Thompson hittade har faktiskt förändrat hur vi ser på verkligheten.
Jag tror att jag står på en scen,
och ni tror att ni sitter på en stol.
Men det är bara elektronerna i era kroppar
som trycker ifrån mot elektronerna i stolen
och motverkar tyngdkraften.
Ni rör egentligen inte ens vid stolen.
Ni svävar en ytterst liten bit ovanför den.
Men på många sätt har vårt moderna samhälle byggts på denna upptäckt.
Dessa rör var startskottet för elektroniken.
Under många år
hade de flesta av oss faktiskt en sån här, om ni minns, i våra vardagsrum,
i tv-apparater med bildrör.
Men hur fattiga skulle våra liv inte vara
om den enda uppfinningen som föddes ur detta var tv:n?
(Skratt)
Tack och lov var det här röret bara början,
för något annat händer när elektronerna här
träffar metallbiten inne i röret.
Låt mig visa er.
Vi sätter på den här igen.
När elektronerna tvärnitar inne i metallen
kastas deras energi ut igen
i form av ljus med hög energi, som vi kallar röntgenstrålning.
(Knatter)
Inom 15 år från att elektronerna upptäcktes
användes röntgenstrålning för att göra bilder av människokroppens insida,
vilket hjälpte kirurger att rädda soldaters liv
eftersom kirurgerna kunde hitta bitar av kulor och splitter i soldaternas kroppar.
Men vi skulle absolut inte ha kunnat komma på den teknologin
genom att be forskarna bygga bättre kirurgiska undersökningsinstrument.
Bara forskning som görs av ren nyfikenhet, utan något användningsområde i åtanke,
kunde ha gett oss upptäckten av elektronen och röntgenstrålning.
Det här röret slog också upp portarna till vår förståelse av universum
och till partikelfysiken,
för det är också den första, väldigt enkla, partikelacceleratorn.
Jag är acceleratorfysiker, så jag designar partikelacceleratorer
och jag försöker förstå hur strålar beter sig.
Mitt fält är lite ovanligt,
för det rör sig mellan forskning driven av nyfikenhet
och teknologi med användningsområden i verkligheten.
Men det är kombinationen av de två sakerna
som gör mig väldigt entusiastisk över det jag gör.
Under de senaste 100 åren har det funnits alldeles för många exempel
för att jag ska kunna berätta om alla.
Men jag vill dela med mig av ett par stycken.
År 1928 hittade fysikern Paul Dirac något konstigt i sina ekvationer.
Han förutsade, enbart baserat på matematisk insikt,
att det borde finnas en andra sorts materia,
motsatsen till normal materia,
som bokstavligen förintar vanlig materia när de kommer i kontakt:
antimateria.
Tanken lät löjlig.
Men inom fyra år hade de hittat den.
Nuförtiden använder vi den varje dag på sjukhus,
i positronemissionstomografi, eller PET, som används för att hitta sjukdomar.
Eller, ta de här röntgenstrålarna.
Om man kan ge de här elektronerna högre energi,
ungefär 1 000 gånger högre än i det här röret,
kan röntgenstrålarna som de producerar
ge tillräckligt mycket joniserande strålning för att döda mänskliga celler.
Om man kan forma och rikta de röntgenstrålarna dit man vill,
då får vi möjlighet att göra något fantastiskt:
att behandla cancer utan läkemedel eller operation,
vilket vi kallar strålbehandling.
I länder som Australien och Storbritannien
behandlas ungefär hälften av alla cancerpatienter med strålning.
Elektronacceleratorer är faktiskt standardutrustning
på de flesta sjukhus.
Eller, lite mer vardagligt:
om du har en smartphone eller dator -
och det här är TEDx, så ni har båda grejerna med er, eller hur?
I de enheterna
finns chipp som tillverkas genom att man implanterar enskilda joner i silikon,
genom en process som kallas jonimplantation.
Den använder en partikelaccelerator.
Men utan forskning driven av nyfikenhet
skulle ingen av de här sakerna finnas.
Med tiden har vi verkligen lärt oss att utforska inuti atomen.
För att göra det behövde vi lära oss att utveckla partikelacceleratorer.
De första vi utvecklade lät oss klyva atomer.
Sedan kunde vi skapa högre och högre energier;
vi skapade cirkulära acceleratorer som lät oss fördjupa oss i atomkärnan
och sedan till och med skapa nya grundämnen.
Vid det laget utforskade vi inte bara längre inuti atomen.
Vi hade faktiskt lärt oss att kontrollera dessa partiklar.
Vi hade lärt oss att interagera med vår värld
på en skala som är för liten för att se eller ta på för en människa,
eller ens uppfatta att den finns där.
Sedan byggde vi större och större acceleratorer,
eftersom vi var nyfikna på universums natur.
I takt med att vi tog oss djupare började nya partiklar dyka upp.
Så småningom kom vi till enorma ringlika maskiner
som tar två partikelstrålar i olika riktningar,
trycker ihop dem tunnare än ett hårstrå och slår ihop dem.
Och sedan, med hjälp av Einsteins E=mc2,
kan man ta all den energin och konvertera den till ny materia,
nya partiklar som vi sliter rakt ur tomma intet.
Nuförtiden finns det ungefär 35 000 acceleratorer i världen,
om vi inte räknar tv-apparater.
Inuti var och en av dessa fantastiska maskiner
finns miljarder pyttesmå partiklar
som dansar och virvlar i system som är mer komplexa
än skapandet av en galax.
Hörni, jag kan inte ens nästan förklara hur fantastiskt det är
att vi kan göra det här.
(Skratt)
(Applåder)
Så jag vill uppmuntra er att investera er tid och energi
i människor som utför forskning baserad på nyfikenhet
Jonathan Swift sade en gång:
"Vision är konsten att se det osynliga."
För mer än hundra år sedan gjorde J J Thompson just det,
när han avtäckte den subatomära världen.
Nu måste vi investera i forskning driven av nyfikenhet,
för vi har så många utmaningar framför oss.
Och vi behöver tålamod;
vi behöver ge forskarna tiden, utrymmet och medlen
för att fortsätta sitt sökande,
för historien visar oss
att om vi kan vara nyfikna och öppensinnade
kring forskningens resultat,
så kommer våra upptäckter förändra världen desto mer.
Tack.
(Applåder)