Karin Knorr Cetina:

Epistemic Cultures - How the society makes knowledge

High Energy Physics

Inhalt Epistemic Cultures High Energy Physics Begriffe „Labor“ – „Experiment“ HEP Care of the self Negatives Wissen – Liminal

Approach

Epistemic Cultures „Those amalgams of arrangements

and mechanisms [...] which, in a given field, make up how we know what we know. Epistemic Cultures are cultures that create and warrant knowledge, and the premier knowledge institution throughout the world is, still, science.“

HEP - Molekularbiologie Kein Vergleich der Wissenschaften

um Verallgemeinerungen zu gewinnen

„Visibilize the invisible“ Kaleidoskopische Sicht auf beide

Disziplinen

High Energy Physics - HEP (1) Suche nach der „final theory of nature“

Versuch, die Basiskomponenten des Universums zu verstehen

Standardmodell - Symmetrie:Hin- und Rücktransformation der beiden Kräfte Elektromagnetische Kräfte (Photonen, ohne

Masse) „Weak force“: Radioaktivität (massive W u.

Z Bosons)

High Energy Physics (2) Große, transnationale

Kooperationen Bildet „Superorganismen“ aus

Physikern, gemeinsamen Instrumenten, ...

Untersuchtes Labor: CERN (Genf, Schweiz)

CERN (1) European Organization for Nuclear

Research in der Schweiz 1954 gegründet Von 20 europäischen Staaten

gemeinsam finanziert Ziel: „CERN explores what matter

is made of, and what forces hold it together.“ (CERN Website)

CERN (2) Warum das Universum erforschen?

„... scientists responsible for these (Anm.: WWW, medical imaging) developments were not interested in medicine or computers. Their motivation was simply to find out.“

„Die Experimente sind anders als alle anderen in der Geschichte der Wissenschaft.“

Unterteilung in Theorieabteilung und „Particle Physics Experiments Division“

CERN (3) Mitarbeiter

Ca. 6500 Physiker (die Hälfte aller Teilchenphysiker weltweit)

500 Universitäten, über 80 Nationalitäten

Weitere Mitarbeiter in der ganzen Welt (Email als wichtigstes Kommunikationsmittel)

CERN (4) - Experimente UA1 (Underground Area 1):

Sprecher hat in den 80ern den Nobelpreis bekommen

UA2 (Underground Area 2) 1980er-1990er 80-120 Mitarbeiter

ATLAS: Higgs Mechanismus (Erzeugung von Bosonen) – „Theory of everything“ Start Mitte der 1990er Ca. 2000 Mitarbeiter – größtes Physik-Experiment

Derzeit: Bau des Large Hadron Colliders (LHC)

Labor (1) „Laboratory practice entails the

detachment of objects from their natural environment and their installation in a new phenomenal field by social agents.“

Labor (2) Vorteile eines Labors gegenüber

natürlicher Umgebung: Objekte müssen nicht „so wie sie

sind“ verwendet werden Ort: Die Umgebungseinflüsse spielen

keine Rolle („Bring objects home.“) Zeit: Natürliche Zyklen können

nachgebildet und verändert werden.

Laborwissenschaften Wandel „Field Science“ ->

„Laboratory Science“, Beispiel Astronomie Früher: Beobachtungen mittels Teleskop Heute: Auswerten von Bildern im Labor

Untersuchungsobjekte werden von natürlicher Umgebung getrennt (unterliegen nicht mehr Umwelteinflüssen sondern nur mehr der sozialen Ordnung)

Mehr Wissenschaftler können gleichzeitig die selben Daten untersuchen

Experimente (1) Laboratories build, maintain, run

accelerators and colliders (stellen Infrastruktur bereit)

Experiments build, maintain, run detectors (conduct science)

Experiments process signs

Experimente (2) Drei Arten von Experimenten

Experimente (fast) ohne Laborsz.B. Traditionelles Kriegsspiel

Lernen von der Umgebungz.B. Mittelalterlicher Kirchenbau

Analyse von Zeichenz.B. Psychoanalyse nach Freud, HEP

HEP (3) Operiert in einem geschlossenen Kreislauf

(rekonstruierte Welt) Gewinnt „Wahrheit“ durch Zeichen-

verarbeitung („Zeichenverarb. Maschinerie“) Untersuchte Objekte sind „irreal“

Zu klein um direkt gesehen zu werden Zu schnell um konserviert zu werden Zu gefährlich um direkt damit umzugehen Äußerst instabil

Beobachtung indirekt durch hinterlassene Spuren (Detektor)

HEP (4) Wie Partikel „gesehen“ werden (CERN

Website)1. An invisible bus leaves trail of destruction in

a village.2. People from destroyed houses run to the

nearest phone to call the police.3. Police registers the position of the phones

and the time of the calls.4. From the position of the phones and the

running time, the location of all accidents and the path of the bus are reconstructed.

HEP (5) - Detektor1. A particle passes through the detector,

collides with atoms and kicks out electrons.

2. The electrons are attracted to the nearest positive wire.

3. The electric pulse on the wire is amplified and sent to a computer.

4. From the position of the wire and the arrival time of the signal, the computer reconstructs the position of the collision(s).

Störsignale Zu beobachtende Signale sind von

Hintergrundsignalen überlagert Background, noise, ... Suche nach der Nadel im Heuhaufen

Z-Boson: 1 von 10.000.000.000 Events, UA1/UA2: 40 von 6.000.000 Events

brauchbar Event = Kollision von Partikeln

Bedeutungslosigkeit von Messungen „Purely experimental data means nothing

by itself.“ „You cannot read off a detector how big

the mass of a particle is like you can read the time off a watch.“

Ergebnisse abhängig von Detector-Konfiguration

Vergleich mit theoretischem Wert -> Beobachteter Wert erst in Verbingung

mit Konfiguration interpretierbar

Care of the self (1) Ethisches Prinzip das dazu führt, dass

Menschen sich selbst „kultivieren“, also an sich selbst arbeiten um ihre Fähigkeiten zu verbessern.

„This 'cultivation of the self' can be briefly characterized by the fact that one must 'take care of oneself.' It is this principle of the care of the self that establishes its necessity, presides over its development, and organizes its practice.“ [Foucault, Care of the Self]

Care of the self (2) In HEP: Intensive Beschäftigung

mit dem Experiment (Beobachten, Kontrollieren, Verbessern, Verstehen; insbesondere des Detektors)

Mehr Zeit für Vorbereitung der Experimente als Analyse der Daten

Verstehen des Zusammenhangs Input-Output im Detektor

Care of the self (3) - Detektor

Verstehen der Antwort des Detektors

Verstehen der Kalibrierung

Verstehen des Detektorverhaltens

Verstehen des „Alterns“ von Detektoren

Verstehen von

kurzfristigen Instabilitäten

Care of the self (4)„Care of the Self“ -

Struktur

Self-Understanding

Self-Observation

Self-Description

- Testing

- Study

- Check

- Crosscheck

- Online Monitoring

- Offline Monitoring

- Monitoring of monitoring systems

- End and beginning of run records

- Screen Records

- Detector histories

- Tape lists

- Program historian

Understanding technical behavior

Knowing what one is doing

Recording Results

Negative Knowledge–Liminal Approach (1)

„Liminal“: lat. Limen=Schwelle Negative Knowledge Nichtwissen

Wissen über die Grenzen des Wissens HEP „formt eine Koalition mit dem Bösen“,

indem die Grenzen des Wissens zum Prinzip erhoben werden

Ziel ist aber die Gewinnung „Positiven Wissens“ Sichtbarkeit des Liminal Approach

Errors, Unsicherheiten Korrekturen (meaningless data -> meanful

data)

Negative Knowledge–Liminal Approach (2)

Verschiedene Ergebnisse beruhen auf verschiedenen Theorien, nicht auf einer zugrundeliegenden Verteilung

Welche Theorie (Funktion) ist korrekt? „Lösung“: Verwendung möglichst vieler

Funktionen um Unsicherheit zu beseitigen. Unterschied zu anderen Wissenschaften Aufgezeigte Grenzen von Experimenten

sind Ausgangspunkt für neue Experimente