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 Labors z.B. Traditionelles Kriegsspiel Lernen von der Umgebung z.B. Mittelalterlicher Kirchenbau Analyse von Zeichen z.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) An invisible bus leaves trail of destruction in a village. People from destroyed houses run to the nearest phone to call the police. Police registers the position of the phones and the time of the calls. 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) - Detektor A particle passes through the detector, collides with atoms and kicks out electrons. The electrons are attracted to the nearest positive wire. The electric pulse on the wire is amplified and sent to a computer. 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 des Detektorverhaltens Verstehen der Antwort des Detektors Verstehen der Kalibrierung 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 Understanding technical behavior Knowing what one is doing Recording Results 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

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