Наприкінці 19 століття вчені намагалися осягти таємницю.
Вони виявили, що якщо взяти вакуумну трубку, як от ця,
і пропустити крізь неї високу напругу,
відбувається щось дивне.
Вони назвали це катодними променями.
Але поставало питання: з чого вони складаються?
Англійський фізик XIX століття Дж. Томсон
проводив експерименти, використовуючи магніти та струм, подібно до цього.
І він зробив неймовірне відкриття.
Ці промені складалися з негативно заряджених частинок,
майже в 2 000 разів легших за атом водню,
найменшу відому тоді частинку.
Так Томсон відкрив першу субатомну частинку,
яку ми зараз називаємо електроном.
В той час це здавалося абсолютно непрактичним відкриттям.
Я маю на увазі, Томсон думав, що електрони не мали жодного застосування.
У стінах своєї лабораторії в Кембриджі, він любив проголошувати тост:
«За електрон.
Нехай він ніколи і нікому не знадобиться».
(Сміх)
Він був палким прихильником проведення досліджень просто з цікавості,
щоб досягти глибшого розуміння світу.
І те, що він відкрив, зробило революцію в науці,
але також спричинило й іншу, несподівану революцію в технології.
Сьогодні я хочу підкреслити значущість цього дослідження,
тому що без нього
жодна з технологій, про які я сьогодні говоритиму,
не існувала б.
Так, відкриття Томсона насправді змінило наше уявлення про реальність.
Нариклад, я думаю, що я стою на сцені,
а ви думаєте, що сидите у кріслі.
Але це лише електрони у вашому тілі,
що відштовхуються від електронів крісла,
протилежно до сили тяжіння.
Ви, насправді, навіть не торкаєтесь крісла.
Ви ніби ледь ширяєте над ним.
Відкриття електрона лягло в основу багатьох звичних для нас речей.
Я маю на увазі, ці трубки були початком електроніки.
І впродовж багатьох років,
у більшості із нас була подібна трубка, якщо пам'ятаєте, у вашій вітальні,
у катодно-променевих телевізорах.
Але наскільки біднішим було б наше життя,
якби єдиним винаходом, створеним
на основі цього, було телебачення?
(Сміх)
На щастя, ця трубка була лише початком,
бо відбувається ще дещо, коли електрони
вдаряють шматок металу всередині трубки.
Я це продемонструю.
Треба це знову ввімкнути.
Коли електрони тріщать, зупинившись в металі,
їхня енергія виходить знову
у формі високоенергетичного світла, відомого як рентгенівські промені.
(Дзижчання)
І через 15 років після відкриття електрона
за допомогою рентгенівських променів почали робити знімки тіла зсередини,
що допомагало хірургам рятувати життя солдатів,
даючи змогу знаходити шматки куль і осколків всередині їхніх тіл.
Ця технологія ніколи б не була винайдена,
якби вченим поставили завдання створити кращі хірургічні зонди.
Саме дослідження, засновані на цікавості, без конкретної мети,
допомогли відкрити електрон і рентгенівські промені.
Ця трубка також відкрила шлях до розуміння Всесвіту
і фізики елементарних частинок,
оскільки вона є першим найпростішим прискорювачем заряджених частинок.
Як фізик, я займаюся розробкою прискорювачів заряджених частинок,
і намагаюся з'ясувати, як поводяться промені.
Ця сфера не зовсім звичайна,
адже у ній сполучаються дослідження, які керуються суто цікавістю,
та технології, що мають практичне застосування.
Але саме поєднання цих двох напрямків
і є улюбленою частиною моєї роботи.
Протягом останніх 100 років
було надто багато прикладів, я не змогла б перелічити їх усі.
Та хочу навести лише декілька.
У 1928 році фізик Поль Дірак зіткнувся з чимось дивним у своїх рівняннях.
Він передбачив, спираючись тільки на математичні міркування,
що повинен існувати інший вид речовини,
протилежний до нормальної речовини,
при контакті з яким відбувається анігіляція
– антиречовина.
Тоді ця ідея здавалася просто смішною.
Та через чотири роки справді відкрили антиречовину.
Сьогодні вона щодня використовується в лікарнях,
в позитронно-емісійній томографії, або ПЕТ, для діагностики захворювань.
Чи візьмімо рентгенівські промені.
Якщо ми збільшимо енергію цих електронів
приблизно в 1000 разів більше, ніж у цій трубці,
отримані в результаті рентгенівські промені
дадуть іонізуюче випромінювання, достатнє, щоб знищити клітини організму.
Якщо формувати і спрямовувати ці промені туди, куди вам потрібно,
це дозволить домогтися неймовірного:
лікувати ракові захворювання без ліків і операцій,
це називається радіотерапією.
У Австралії та Великобританії
близько половини онкохворих лікують за допомогою радіотерапії.
Тож електронні прискорювачі стали стандартним обладнанням
в більшості лікарень.
Чи більш звичний приклад:
якщо у вас є смартфон або комп'ютер –
а ми на TEDx, тому у вас із собою обидва, так?
Так ось, всередині цих пристроїв
є чіпи, створені шляхом імплантації окремих іонів в кремній,
цей процес відомий як іонна імплантація.
Для нього необхідний прискорювач заряджених частинок.
Однак, без керованих цікавістю досліджень
нічого цього б не існувало.
Нам знадобилось багато років, щоб дослідити будову атома.
Для цього нам довелося розробити прискорювачі часток.
Перші з них дозволили нам розщепити атом.
Потім ми стали досягати вищої і вищої енергії.
Ми створили циклічні прискорювачі, які дозволили нам зазирнути в ядро,
і навіть створити нові хімічні елементи.
Після цього ми вже не просто досліджували атом.
Ми навчилися контролювати ці частинки.
Ми навчилися взаємодіяти зі світом на рівні,
який людина не бачить, не відчуває на дотик,
про який навіть не підозрює.
Потім ми почали будувати все більші прискорювачі,
тому що ми хотіли дізнатися природу Всесвіту.
Мірою того, як ми копали все глибше, почали відкриватися нові частинки.
Нарешті, ми створили величезні кільцеві пристрої,
що приймають два промені з частинок у протилежних напрямках,
стискають їх до діаметра, менше за діаметр волосинки,
і зіштовхують їх одна з одною.
Використовуючи формулу Ейнштейна E = mc²,
можна всю цю енергію перетворити в нову речовину,
нові частинки, які ми вирвали з самої тканини Всесвіту.
На сьогодні існує близько 35 000 прискорювачів,
не враховуючи телевізорів.
Всередині кожної з цих неймовірних машин
є сотні мільярдів крихітних часток,
що танцюють і кружляють, утворюючи системи,
які складніші за галактичні системи.
Мені бракує слів, щоб описати, наскільки це неймовірно,
що ми на таке здатні!
(Сміх)
(Оплески)
Тому я хочу попросити вас вкладати свій час і енергію
в людей, що займаються дослідженнями, базованими на цікавості.
Джонатан Свіфт сказав:
«Видіння - це мистецтво бачити невидиме».
Близько століття тому Дж. Дж. Томпсону вдалося це зробити,
коли він відкрив завісу в субатомний світ.
Тому нам треба інвестувати в такі дослідження,
тому що перед нами стоїть багато випробувань.
Нам потрібно бути терплячими;
потрібно дати вченим час, простір і засоби,
необхідні для їхніх подальших досліджень,
адже історія вчить нас,
що чим більша наша допитливість та неупередженість
щодо результатів досліджень,
тим більш значущими будуть наші відкриття.
Дякую.
(Оплески)