What happened to antimatter? - Rolf Landua

ما الذي حصل للمادة المضادة؟ - رولف لاندوا

Translator: Andrea McDonough Reviewer: Jessica Ruby

المترجم: Hani Eldalees المدقّق: Hussain Laghabi

Is it possible to create something out of nothing?

هل من الممكن إيجاد شيء من لا شيء؟

Or, more precisely, can energy be made into matter?

و لنكون أكثر تحديداً، هل يمكن تحول الطاقة إلى مادة؟

Yes, but only when it comes together

نعم، ولكن فقط في حال اجتمعت

with its twin, antimatter.

مع توأمها، المادة المضادة.

And there's something pretty mysterious about antimatter:

وهناك أمر غامض جدًا عند الحديث عن المادة المضادة:

there's way less of it out there than there should be.

فهي توجد بكميات أقل بكثير عما ينبغي أن تكون عليه.

Let's start with the most famous physics formula ever:

و لنبدأ بأشهر معادلة فيزيائية تم التوصل إليها وهي:

E equals m c squared.

(الطاقة تساوي الكتلة ضرب مربع سرعة الضوء)

It basically says that mass is concentrated energy,

ببساطة تقول أن المادة هي عبارة عن طاقة مركزة،

and mass and energy are exchangeable,

و أن المادة والطاقة قابلتان للتغير؛

like two currencies with a huge exchange rate.

كعُملتين و بينهما فارق كبير.

90 trillion Joules of energy

إن 90 ترليون جول من الطاقة

are equivalent to 1 gram of mass.

تعادل جرامًا واحدًا فقط من المادة.

But how do I actually transform energy into matter?

ولكن كيف يتم تحويل الطاقة إلى مادة؟

The magic word is <i>energy density</i>.

إن كلمة السر هي: تكثيف الطاقة.

If you concentrate a huge amount

ففي حال تركيز كمية كبيرة

of energy in a tiny space,

من الطاقة في مساحة محدودة،

new particles will come into existence.

فستتشكل جزيئات جديدة في الوجود.

If we look closer,

ولو نظرنا بشكل أقرب،

we see that these particles always come in pairs,

فسنلاحظ أن هذه الجزيئات تكون دائماً على شكل أزواج

like twins.

مثل التوائم.

That's because particles always have a counterpart,

ذلك أن الجزيئات يوجد نظيرٌ لها دوماً

an antiparticle,

هو مضاد للجزيئات،

and these are always produced

وتنتج كل من تلك الجزيئات

in exactly equal amounts: 50/50.

بصورة متساوية مناصفة.

This might sound like science fiction,

ولربما يبدو هذا الكلام كخيال علمي،

but it's the daily life of particle accelerators.

ولكنه يحدث يوميًا في مسرع الجزيئات.

In the collisions between two protons

ففي حال تصادم اثنين من البروتونات

at CERN's Large Hadron Collider,

في معجل هادرونات كبير يتبع لمنظمة CERN،

billions of particles and antiparticles

فإنه يتم إنتاج المليارات

are produced every second.

من المادة والمادة المضادة في الثانية.

Consider, for example, the electron.

لنأخذ (الالكترون) كمثال،

It has a very small mass and negative electric charge.

لديه كتلة صغيرة تحمل شحنات سالبة.

It's antiparticle, the positron,

و لديه مادة مضادة هي (البوزيترون) ،

has exactly the same mass,

التي لديها نفس الكتلة ،

but a positive electric charge.

ولكنها تحمل شحنات موجبة.

But, apart from the opposite charges,

لكن بغض النظر عن الشحنات المختلفة

both particles are identical and perfectly stable.

فالجزيئان متماثلان تماماً ومستقران.

And the same is true for their heavy cousins,

و الأمر ذاته صحيح بالنسبة للجزيئات الأثقل؛

the proton and the antiproton.

أغني (البروتونات) و(البروتونات المضادة).

Therefore, scientists are convinced

ولهذا السبب فإن لدى العلماء قناعة أن العالم

that a world made of antimatter

would look, feel, and smell just like our world.

سيبدو بمنظر و إحساس و رائحة عالمنا.

In this antiworld,

وفي هذا العالم المضاد

we may find antiwater,

ربما سنجد الماء المضاد

antigold,

والذهب المضاد

and, for example,

وربما مثلاً

an antimarble.

الرخام المضاد.

Now imagine that a marble and an antimarble

تصور أن الرخام والرخام المضاد

are brought together.

قد جُمعا معًا،

These two apparently solid objects

هذه المواد التي تبدو صلبة

would completely disappear

سوف تختفي تمامًا

into a big flash of energy,

لتصبح ومضة كبيرة من الطاقة

equivalent to an atomic bomb.

فيما يعادل قنبلة نووية.

Because combining matter and antimatter

وبسبب الجمع بين المادة و المادة المضادة

would create so much energy,

سينتج عنه طاقة كبيرة

science fiction is full of ideas

فإن الخيال العلمي مليئ بالأفكار

about harnessing the energy stored in antimatter,

المتعلقة بكيفية الاستفادة من الطاقة المخزنة في المادة المضادة

for example, to fuel spaceships like Star Trek.

فمثلاً لتزويد المركبات الفضائية بالوقود في (ستار تريك).

After all, the energy content of antimatter

فمحتوى الطاقة في المادة المضادة

is a billion times higher than conventional fuel.

أكثر بمليار مرة من الطاقة في الوقود المعتاد.

The energy of one gram of antimatter would be enough

الطاقة الناتجة من جرام واحد من مادة مضادة تكفي

for driving a car 1,000 times around the Earth,

لقيادة سيارة ألف مرة حول الأرض

or to bring the space shuttle into orbit.

أو لوضع مكوك الفضاء في مداره حول الأرض.

So why don't we use antimatter for energy production?

لماذا إذًا لا نستخدم المادة المضادة في إنتاج الطاقة؟

Well, antimatter isn't just sitting around,

المادة المضادة هي غير موجودة في الطبيعة

ready for us to harvest.

تنتظر أن نقوم بجمعها.

We have to make antimatter

يجب أن نقوم بصنع المادة المضادة

before we can combust antimatter,

قبل أن نستخدمها في صنع الطاقة

and it takes a billion times more energy

ويتطلب الأمر طاقة مهولة

to make antimatter

لإنتاج المادة المضادة

than you get back.

ولن تكون الطاقة الناتجة أكبر.

But, what if there was some antimatter in outer space

ولكن ماذا لو وجدت المادة المضادة في الفضاء الخارجي

and we could dig it out one day

ويمكننا استخراجها يومًا ما

from an antiplanet somewhere.

من كوكب مكون من المادة المضادة.

A few decades ago, many scientists believed

ظن الكثير من العلماء قبل عدة عقود

that this could actually be possible.

أن مثل هذا الأمر ممكن الحدوث.

Today, observations have shown

لكن أظهرت الدراسات اليوم

that there is no significant amount of antimatter

أنه لا توجد كميات كبيرة من المادة المضادة

anywhere in the visible universe,

في أي مكان من الكون الذي نراه

which is weird because, like we said before,

وهو أمر غريب، فقد قلنا سابقاً

there should be just as much antimatter

من المفترض تواجد كميات من المادة المضادة

as there is matter in the universe.

موازية لكميات المادة الموجودة في الكون.

Since antiparticles and particles

حيث أن الجزئيات والجزيئات المضادة

should exist in equal numbers,

يجب أن يتواجدوا بأعداد متساوية.

this missing antimatter?

ماذا بشأن المادة المضادة المفقودة؟

Now that is a real mystery.

هذا أمر غامض فعلاً.

To understand what might be happening,

لفهم ما يمكن أن يحدث

we must go back to the Big Bang.

يجب أن نعود إلى لحظة الإنفجار الكبير.

In the instant the universe was created,

ففي اللحظة التي تكوّن فيها الكون

a huge amount of energy was transformed into mass,

تحولت كميات كبيرة من الطاقة إلى مادة

and our initial universe contained

وقد احتوى الكون الأول

equal amounts of matter and antimatter.

على كميات متساوية من المادة والمادة المضادة.

But just a second later,

ولكن بعد مرور ثانية واحدة فقط

most matter and all of the antimatter

قام معظم المادة وجميع المادة المضادة

had destroyed one another,

بالقضاء على بعضهم البعض

producing an enormous amount of radiation

منتجين بذلك كميات هائلة من الإشعاع

that can still be observed today.

التي يمكن أن نلاحظها اليوم.

Just about 100 millionths

وبقي فقط جزء من مئة مليون جزء

of the original amount of matter stuck around

من المادة بقيت في الكون

and no antimatter whatsoever.

ولم يبقى أي شيء من المادة المضادة.

"Now, wait!" you might say,

ولربما قلت "انتظر!،

"Why did all the antimatter disappear

"لماذا اختفت المادة المضادة تماماً

and only matter was left?"

وبقيت المادة فقط؟"

It seems that we were somehow lucky

يبدو أننا كنا محظوظين لحد ما

that a tiny asymmetry exists

لوجود عدم تناسق بسيط موجود

between matter and antimatter.

بين المادة والمادة المضادة.

Otherwise, there would be no particles at all

وإلا لما وجدت أي جزيئات إطلاقًا

anywhere in the universe

في أي مكان من الكون

and also no human beings.

ولما وجد الجنس البشري.

But what causes this asymmetry?

ولكن ما الذي أوجد عدم التناسق هذا؟

Experiments at CERN are trying to find out the reason

تحاول التجارب في "CERN" أن تجد سبب

why something exists

لماذا توجد أشياء

and why we don't live in a universe

ولماذا لا نعيش في كون

filled with radiation only?

ممتلئ بالإشعاعات فقط؟

But, so far, we just don't know the answer.

ولكن إلى الآن، نحن ببساطة لا نملك الإجابة.