Bagaimana saya menerbitkan artikel sains di Nature

Dua tahun lalu, membolak-balik buku catatan lama dengan perhitungan, saya menemukan kesalahan yang jelas dalam satu persamaan. Menjadi sangat ngeri - persamaan ini diterbitkan dalam jurnal ilmiah sebulan sebelumnya - ia menyerahkan segalanya dan mulai segera mengulangi perhitungannya. Dan kesalahannya belum hilang.



Bagaimana bug berubah menjadi fitur tentang kemajuan ilmiah dan semua petualangan dalam mencoba untuk mempublikasikan di Nature. Spoiler: hampir berhasil.

Bagaimana semuanya dimulai

Saya akan mulai sedikit dari jauh. Saya seorang ahli fisika lulusan yang terlibat dalam optik kuantum sebagaimana diterapkan pada detektor gelombang gravitasi di Universitas Hamburg. Suatu hari, penyelia saya memanggil saya dan mengatakan, ”jadi mereka berkata, mereka menawarkan saya publikasi tamu dalam satu jurnal, tetapi saat ini tidak ada hasil. Tenggat dalam tiga minggu. Apakah Anda punya ide? ”Ada ide, dan kami segera menghitung dan menulis artikel dalam tiga minggu. Setelah memberikannya untuk ditinjau, dan menghembuskan napas sedikit setelah maraton, saya berjanji untuk memeriksanya, tetapi apa yang kami temukan sama saja.

Di sini kita harus melakukan penyimpangan dan mengatakan beberapa kata tentang fisika. Di alam, fenomena resonansi sering terjadi. Ketika Anda mengambil pendulum dan menindaklanjutinya dengan kekuatan frekuensi tertentu (resonansi), tiba-tiba mulai berosilasi dengan amplitudo yang meningkat. Nah, atau contoh klasik: jembatan yang runtuh ketika tentara berjalan di atasnya.

Jadi, amplifikasi resonansi osilasi ini mencapai maksimum pada satu frekuensi, dan pada frekuensi di dekatnya berkurang dengan lancar. Rentang frekuensi di mana gain besar disebut bandwidth. Dalam detektor gelombang gravitasi (GW), resonator optik digunakan untuk memperkuat sinyal (dan daya laser).

Dan dalam artikel tersebut, kami mempertimbangkan efek kristal nonlinear di dalam detektor GW pada dinamika cermin. Dan secara sepintas mereka menganggap lebar pita detektor (arti persamaan tidak penting, hanya untuk ilustrasi di sini):

$$

$$\ gamma \ sim \ frac {1} {1 + R_s (\ cosh 2r \ cos 2 \ phi \ cos 2 \ psi - \ sin 2 \ phi \ sin 2 \ psi) + R_s ^ 2}$$

Saya mengintip persamaan ini, dan keringat dingin menerobos saya: dengan kombinasi parameter tertentu, penyebut menghilang, dan lebar strip menjadi tidak terbatas.

Bayangkan: resonator yang menguatkan sinyal dari frekuensi apa pun! Mimpi! Tapi kemungkinan besar kesalahan, dan ini sama sekali tidak berharga - artikelnya sudah dicetak. Saya mulai mencari kesalahan ini, langkah demi langkah memeriksa perhitungan, dan saya tidak dapat menemukannya. Saya menulis kepada rekan penulis, ia menegaskan bahwa sepertinya ini adalah bagaimana hasilnya, tetapi misteri absolut adalah bagaimana dan mengapa. Dan perlu dicatat bahwa detektor dengan bandwidth tak terbatas adalah grail suci untuk detektor GV. Faktanya adalah bahwa resonator memiliki satu sifat yang tidak menyenangkan: mereka memperkuat sinyal di dekat resonansi, dan di luar resonansi (pada frekuensi tinggi) mereka secara signifikan menekannya.


Ilustrasi untuk sinyal dari fusi bintang neutron: pada frekuensi tinggi (dekat dengan momen fusi) sinyal ditekan oleh resonator, dan hampir tidak dapat dibedakan dengan noise.

Pada frekuensi tinggi, sinyal hilang dalam noise. Dan sinyal di sana sangat menarik: misalnya, detektor saat ini tidak dapat menangkap momen fusi bintang neutron - frekuensi terlalu tinggi dan tenggelam dalam kebisingan. Dan setelah penggabungan, bintang neutron yang baru terbentuk (atau lubang hitam) juga dapat berosilasi, dan bukti penyimpangan dari GR atau gravitasi kuantum dapat disembunyikan dalam sinyal ini. Dan semua orang akan senang melihat acara ini.


Kurva sensitivitas karakteristik detektor GW (semakin kecil semakin baik). Pada obrolan tinggi, kurva naik: karena bandwidth resonator, sinyal hilang dalam noise.

Pencarian untuk detektor broadband membentang beberapa dekade. Banyak artikel telah diterbitkan yang kemudian berhasil disangkal. Dalam beberapa tahun terakhir, beberapa ide cerdik telah muncul yang, bagaimanapun, membutuhkan teknologi jauh melampaui apa yang saat ini sedang dilaksanakan. Dan ini adalah keberuntungan - teknik standar dalam optik memberikan efek yang diinginkan. Atau masih belum?

Saya mengambil tiket pesawat dan segera terbang ke co-penulis di Caltech (manfaatnya adalah visa ke AS), untuk mengerti. Satu setengah minggu dari mode operasi Amerika (dari jam 9 pagi sampai jam 10 malam, tujuh hari seminggu - hi burnout) dan kami masih menyadari apa yang sebenarnya terjadi dalam persamaan saya di sana.

Sedikit tentang fisika

Di bagian ini, saya akan berbicara tentang dari mana efeknya berasal. Bagi mereka yang ingin membaca kelanjutan dari sejarah publikasi tanpa detail yang membosankan - dengan hati nurani yang jelas, lanjutkan ke bagian selanjutnya.

Dalam detektor GV, ada banyak suara berbeda yang diperjuangkan para ilmuwan dengan berbagai cara ( inilah artikel tentang ini ). Salah satu yang paling mendasar adalah noise kuantum. Kebisingan kuantum memengaruhi sensitivitas pada frekuensi rendah dan frekuensi tinggi dalam berbagai cara. Pada fluktuasi kuantum rendah, amplitudo laser mendorong cermin, dan mengarah pada gerakan acak, yang mengganggu pendaftaran sinyal. Pada frekuensi tinggi, bidik deteksi noise (foton tiba di fotodioda dengan penundaan acak). Saya menulis secara lebih rinci tentang suara kuantum dan metode berurusan dengan mereka menggunakan cahaya yang diperas dalam artikel sebelumnya .

Ada dua opsi untuk bagaimana memperkuat sinyal sehubungan dengan noise: Anda dapat menggunakan resonator dengan faktor Q yang lebih tinggi (memperkuat sinyal dan kekuatan cahaya), atau Anda dapat menggunakan cahaya terkompresi.

Resonator sudah digunakan, tetapi, seperti yang saya tulis di atas, semakin mereka memperkuat cahaya, semakin rendah bandwidth detektor. Idealnya, Anda perlu meningkatkan lebar pita detektor tanpa mengorbankan sensitivitas pada frekuensi rendah. Cahaya terkompresi digunakan di mana-mana dalam detektor, tetapi tidak memungkinkan untuk meningkatkan bandwidth - meningkatkan sensitivitas pada frekuensi tinggi. Lebih buruk - kompresi mengurangi sensitivitas pada rendah (lihat di sini ). Dan idealnya, Anda ingin frekuensi rendah tetap setidaknya sama sensitifnya.

Dalam pekerjaan baru kami, kami menggunakan resonator detektor itu sendiri untuk membuat kompresi hanya pada frekuensi tinggi. Detektor gelombang gravitasi terdiri dari banyak resonator berpasangan. Resonator di lengan memperkuat kekuatan cahaya dan selanjutnya memperkuat sinyal dalam bandwidth. Ada resonator untuk tambahan memperkuat kekuatan cahaya (daur ulang daya), dan ada yang terpisah untuk memperkuat sinyal (ekstraksi sinyal). Kami akan fokus pada yang terakhir. Resonator ini dibentuk oleh dua cermin: satu di pintu keluar interferometer, dan satu - cermin depan resonator di bahu.

Ciri khas pengaturan interferometer adalah bahwa pada umumnya tidak ada cahaya di pintu keluar dari pemancar berkas pusat (disebut "port gelap"). Hanya fluktuasi vakum yang ada di resonator sinyal. Sebagai akibatnya, kita dapat membayangkan detektor sebagai dua resonator berpasangan:


Representasi seperti itu berguna untuk menghitung noise kuantum. Biasanya dua cermin depan diganti dengan satu cermin yang efektif - dan pada saat itulah kami menemukan properti yang menarik. Jika kita mempertimbangkan resonator yang digabungkan ini, kita bisa mendapatkan yang tidak terduga (untuk orang-orang yang terbiasa dengan perhitungan standar - hasilnya.

Resonator digabungkan, seperti osilator lainnya, memiliki properti pemukulan yang menarik:


Jika Anda mengeluarkan osilasi dalam satu osilator, energi di antara mereka akan ditransmisikan secara siklis, dan mereka akan berosilasi secara bergantian. Jika gaya eksternal ditambahkan ke salah satu osilator, dengan pilihan fase tertentu semua energi akan ditransfer ke osilator kedua, dan yang pertama akan tetap tidak bergerak! Properti inilah yang kami gunakan dalam pekerjaan kami.

Jika Anda mengatur resonansi dari dua resonator berpasangan pada gambar di atas dengan cara tertentu, ketika menerapkan cahaya (atau fluktuasi medan vakum) ke resonator sinyal, semua energi akan masuk ke rongga bahu, dan amplitudo dalam sinyal akan tetap nol! Kedengarannya aneh, tetapi gangguan harus dikatakan untuk efek ini: karena kopling antara resonator, amplitudo gelombang yang meninggalkan rongga bahu persis mengimbangi amplitudo cahaya di dalam resonator sinyal. Dan dia pada dasarnya anti resonansi.

Jika Anda mengubah frekuensi cahaya yang diterapkan, resonator sinyal lebih beresonansi, dan bahu dalam antiresonansi.



Dan sekarang trik utamanya: jika kita meletakkan kristal nonlinear pada resonator sinyal yang menghasilkan cahaya terkompresi , maka untuk frekuensi rendah itu tidak akan menghasilkan kompresi (resonator sinyal dalam antiresonansi - tidak ada medan di sana!).



Semakin tinggi frekuensi sinyal, semakin banyak kompresi akan terjadi. Biasanya, penekanan sinyal karena bandwidth resonator akan dikompensasi secara akurat oleh kompresi noise, sehingga rasio signal-to-noise akan tetap tidak berubah! Akibatnya, bandwidth detektor meningkat.



Perlu dicatat bahwa kami tidak mendapatkan bandwidth tak terbatas, tentu saja. Ternyata perkiraan yang kami gunakan (standar untuk perhitungan) tidak sepenuhnya akurat untuk kasus khusus ini. Dan meskipun lebar strip benar-benar menjadi jauh lebih besar, tetap saja terbatas. Bagian terbaiknya adalah bahwa pendekatan ini tidak memengaruhi kebisingan pada frekuensi rendah, sambil mempertahankan sensitivitas tinggi (dan memungkinkan penggunaan gadget kuantum lainnya untuk mengurangi kebisingan frekuensi rendah).

Bagaimana ini membantu dalam deteksi? Mari kita kembali ke contoh sinyal GV di atas. Sekarang pada frekuensi tinggi kita dapat memadatkan suara dan melihat sinyal lagi!



Kami menghitung bahwa untuk detektor generasi mendatang, seperti Teleskop Einstein , probabilitas untuk melihat momen fusi bintang neutron kurang dari 9% per tahun (untuk jenis bintang neutron tertentu). Menggunakan ide kami, probabilitas seperti itu, tergantung pada kualitas optik, dapat meningkat hingga 75 dan bahkan 100%. Kesulitan utama dalam hal ini adalah untuk mencapai kualitas optik yang cukup baik, yang agak sulit.

Artikel saya dan hewan lainnya

Pada saat saya kembali dari Amerika Serikat, saya memiliki semua hasil utama dan teks 40 halaman di tangan saya. Dengan ini saya pergi ke guru sains, karena sudah saatnya memutuskan jurnal mana yang akan dikirimi artikel itu.

Ilmuwan melihat semua ini, dan berkata - tetapi haruskah kita coba dalam Sains?

Penting untuk dipahami bahwa pasar yang tidak sehat untuk posisi akademik terutama didasarkan pada jumlah artikel dalam jurnal yang sangat dikutip. Jika Anda ingin memiliki kesempatan untuk mendapatkan posisi permanen di lembaga yang baik - publikasikan di Science, Nature, dan jurnal. Dan tidak ada jalan keluar dari ini, sayang. Tetapi saya harus mengatakan bahwa jurnal-jurnal ini memerlukan pendekatan yang sangat khusus untuk teks - perlu untuk menulis sehingga non-fisikawan dapat dengan mudah memahami sebagian besar teks. Yaitu, teks dan gambar yang dipoles sempurna. Selama tiga bulan berikutnya, saya menulis dan menulis ulang teks, berisi semua informasi dari 40 halaman konsep hingga empat halaman yang diperlukan.

Dan sekarang, Desember 2018, teks itu diverifikasi, telah melalui banyak penulis bersama berkali-kali, dan saya menekan tombol kirim, mengisi sejuta formulir di situs majalah Science. Dua minggu harapan menyakitkan dan ...

Terima kasih telah mengirimkan naskah Anda "Judul Artikel" ke Science. Karena naskah Anda tidak diberi peringkat prioritas yang cukup tinggi selama proses penyaringan awal, kami telah memutuskan untuk tidak melanjutkan peninjauan mendalam. Pandangan keseluruhan adalah bahwa sementara makalah Anda akan sangat menarik bagi bidang ini, itu bukan salah satu yang paling kompetitif dalam hal kepentingan umum.

Kesedihan. Namun secara keseluruhan akan mengejutkan jika itu bergulir. Tidak ada, kemudian datang tujuan nyata kami - Fisika Alam, yang berspesialisasi dalam fisika, dan baru-baru ini menyukai segala sesuatu tentang gelombang gravitasi. Seminggu membuat ulang teks dengan persyaratan mereka, satu juta formulir lagi, tombol "Kirim", dua minggu siksaan, dan ...

Terima kasih telah mengirimkan naskah Anda yang berjudul "Judul Artikel." ... kami menyesal mengatakan bahwa kami tidak dapat menawarkan untuk menerbitkan makalah Anda di jurnal kami.
...
Kami merasa bahwa manuskrip ini akan menemukan outlet yang lebih tepat dalam jurnal yang menerbitkan penelitian yang lebih khusus, di mana manfaatnya dapat sepenuhnya dihargai.

Ini menyebalkan. Terutama karena majalah lain lebih hanya membutuhkan gaya teks yang berbeda. Dan ini berarti bahwa semua proposal terverifikasi dan tiga bulan kerja tidak berharga.

Kami mencoba Physical Review X - Anda dapat meninggalkan gaya di dalamnya (satu minggu kerja lagi):

Kami merasa bahwa makalah akan ditempatkan lebih baik di jurnal khusus dalam kuantum optik atau pengembangan instrumen untuk deteksi GW.

Sementara itu, 4 bulan telah berlalu sejak pengarsipan pertama. Tidak ada yang bisa dilakukan - Anda perlu mengikuti saran, dan mencari majalah yang lebih cocok. Untungnya, Nature yang sama menerbitkan banyak majalah subjek bagus: Nature Photonics, Nature Communications, dll. Pada saat ini saya sedang mencari waktu standar dari penyerahan ke publikasi di majalah-majalah ini, dan saya melihat dengan sedih nilai-nilai 6-12 bulan. Tetapi artikel tersebut sudah melintasi batas, saya ingin segera mempublikasikannya dan memulai proyek baru.

Pilihannya ada pada Light: Science & Applications, juga majalah dari Nature. Dan bonus - manuskrip tidak perlu diulang, Anda dapat langsung mentransfernya dari upaya sebelumnya dengan Nature Physics.

Sepuluh menit untuk mengisi formulir, "Kirim"! Satu minggu berlalu, yang kedua, ketiga, tidak ada yang terdengar dari mereka. Ini pertanda baik - artinya editor majalah tidak langsung menolaknya, tetapi dikirim untuk ditinjau! Hampir tiga bulan kemudian, ulasan datang. Satu positif, satu lebih atau kurang, satu negatif (peninjau tidak mengerti apa-apa sama sekali):

Setelah tinjauan sejawat yang cermat, saya ingin menyarankan revisi besar pada naskah Anda. Naskah Anda kemungkinan akan dikirim ke pengulas saat ini dan mungkin ke satu atau lebih pengulas baru untuk masukan dan saran lebih lanjut sebelum keputusan akhir tentang kemungkinan publikasi dibuat.

Dua minggu untuk mengedit teks dan menulis jawaban, menunggu tiga minggu lagi, dua ulasan baru datang, satu positif, satu membutuhkan penambahan dua halaman dari ext. bahan dalam teks utama, pada dasarnya menulis ulang artikel. Sebulan berselisih dengan pengulas, teks keluar dari tangannya yang ulet hampir tidak berubah (kemenangan!) Dan akhirnya surat yang didambakan:

Saya sangat senang untuk memberi tahu Anda bahwa tanda terima yang tertunda dari formulir dan setiap revisi kecil yang diminta di bawah, naskah yang Anda sebutkan di atas akan diterima untuk dipublikasikan di Light: Science & Applications.

Dan kemudian rutin publikasi dimulai. Terjemahkan dari LaTeX ke Word (halo abad ke-20), suntingan, rekonsiliasi, pengoreksian, pengeditan baru, pengoreksian lagi. Bayar 3,5k untuk publikasi (tetapi akses terbuka!). Tulis ulasan populer, buat ilustrasi ... Secara umum, satu setengah bulan lagi cobaan.

Maka, setahun setelah pengajuan, hampir dua tahun setelah dimulainya pekerjaan, artikel tersebut keluar dengan url yang indah dimulai dengan "nature.com" yang didambakan (yah, biarlah itu majalah tambahan dan diterbitkan di Tiongkok): https: // www. nature.com/articles/s41377-019-0230-2 . Anda dapat membaca siaran pers lainnya di EurekAlert!

Pertanyaannya tetap: mengapa ini semua? .. Apakah ada garis dalam CV dari semua kekacauan ini dan banyak waktu yang dihabiskan untuk menulis alih-alih ilmu nyata? Tidak peduli seberapa absurdnya, tetapi di pasar tenaga kerja akademik modern - sepertinya, ya.

Kesimpulan

Ilmu pengetahuan modern terinfeksi dengan virus publish atau binasa. Alih-alih menerbitkan hasil, para ilmuwan dipaksa untuk memperbaiki pekerjaan mereka dengan menghadirkan hasil dalam cahaya yang paling menguntungkan untuk "menjual" mereka ke jurnal "keren". Ini semua datang ke merugikan obyektivitas presentasi hasil, dan dalam proses penulisan artikel saya mengalami ini sepenuhnya. Kadang-kadang tampaknya sedikit ketidaktepatan tidak akan memainkan peran apa pun, tetapi akan membantu mendorong artikel lebih tinggi. Saya harap saya berhasil menekan keinginan-keinginan ini, dan ketidakakuratan seperti itu tidak merambah ke dalam teks. Tetapi prosesnya sendiri sangat merusak.

Yang lebih buruk - kami sangat berjuang untuk masuk ke Nature, yang kemudian merobek uang liar karena menyediakan akses ke artikel tersebut. Karena itu, lembaga miskin tidak dapat membaca studi yang paling progresif (terima kasih kepada Sci-hub untuk menghilangkan hambatan). Ilmu pengetahuan masih berdiri di banyak bidang, dan sama sekali tidak jelas bagaimana merangkak keluar dari kondisi keseimbangan ini.

PS Lain-lain

1. Sementara itu, detektor LIGO dan Virgo menggunakan cahaya yang diperas kuantum untuk meningkatkan sensitivitas secara terus-menerus!
2. LIGO, sementara itu, lagi-lagi mengamati, mendeteksi kandidat untuk mingguan HB .
3. Aplikasi Pelaporan Acara Baru: Chirp ( Google Play & App Store )

Dan akhirnya: jika Anda ingin menyaksikan upaya saya untuk mengetahui bagaimana melakukan twitter ilmiah, selamat datang: @hbar_universe .