How to build a dark matter detector - Jenna Saffin

328,055 views ・ 2018-05-01

TED-Ed


يرجى النقر نقرًا مزدوجًا فوق الترجمة الإنجليزية أدناه لتشغيل الفيديو.

المترجم: Omar Essam المدقّق: Hussain Laghabi
00:09
More than two kilometers below the surface of northern Ontario,
0
9476
3108
أكثر من كيلومترين تحت سطح شمال أونتاريو،
00:12
suspended in 345,000 liters of ultra-pure water,
1
12584
6120
معلق في 345000 لتر من مياه فائقة النقاء،
00:18
there’s a perfect sphere.
2
18704
1951
يوجد جسم كروي مثالي.
00:20
It contains 3600 kilograms of liquid argon,
3
20655
3560
يحتوي على 3600 كيلوجرام من الأرجون السائل،
00:24
cooled to -180 degrees Celsius.
4
24215
4030
مبرد إلى -180 درجة مئوية.
00:28
Scientists continuously monitor this chamber from above ground,
5
28245
3861
يراقب العلماء باستمرار هذه الغرفة من فوق الأرض،
00:32
looking for a glimmer of light in the darkness.
6
32106
2979
باحثين عن بصيص من الضوء في الظلام.
00:35
Because down here,
7
35085
1199
لأنه هنا،
00:36
deep beneath the Earth’s surface and cocooned in a watery shield,
8
36284
3561
عميقا تحت سطح الأرض ومحمي بدرع مائي،
00:39
that light would indicate the presence of one of the universe’s greatest mysteries:
9
39845
4964
هذا الضوء يشير إلى وجود واحد من أعظم ألغاز الكون:
00:44
dark matter.
10
44809
1411
المادة المظلمة.
00:46
All the matter we can see, planets, stars and galaxies,
11
46220
3795
كل مادة يمكننا رؤيتها ، الكواكب والنجوم والمجرات،
00:50
doesn’t create enough gravitational pull
12
50015
2750
لا تخلق قوة جاذبية كافية
00:52
to explain the universe’s larger structure.
13
52765
3112
لتفسير بنية الكون الأكبر.
00:55
It’s dark matter, which is estimated to make up 25% of the known universe.
14
55877
5189
إنها المادة المظلمة، والتي تقدر بتشكيل 25 ٪ من الكون المعروف.
01:01
But despite its prevalence,
15
61066
1358
لكن على الرغم من انتشارها
01:02
so far we haven’t been able to detect it directly.
16
62424
3291
حتى الآن لم نتمكن من الكشف عنها مباشرة.
01:05
It’s no small challenge.
17
65715
1770
إنه ليس تحديًا صغيرًا.
01:07
Dark matter was so named because it doesn’t interact with any type of light,
18
67485
4112
سميت المادة المظلمة لأنها لا تتفاعل مع أي نوع من الضوء،
01:11
visible or otherwise,
19
71597
2098
المرئي أو غيره،
01:13
which means our usual observation tools
20
73695
2081
مما يعني أن أدوات المراقبة المعتادة لدينا
01:15
simply don’t work when trying to observe it.
21
75776
2562
ببساطة لا تعمل عند محاولة مراقبة ذلك.
01:18
But while dark matter may not be visible in the electromagnetic spectrum,
22
78338
3471
ولكن في حين قد لا تكون المادة المظلمة مرئية في الطيف الكهرومغناطيسي
01:21
it’s still matter,
23
81809
1545
ما زال مادة،
01:23
so we should be able to measure its interactions with other matter.
24
83354
3590
لذا يجب أن نكون قادرين على قياس تفاعلاتها مع المادة الأخرى.
01:26
And if our current model of physics is correct,
25
86944
2384
وإذا كان النموذج الحالي للفيزياء صحيحا،
01:29
billions of sub-atomic dark matter particles
26
89328
2738
المليارات من جزيئات المادة المظلمة الدون الذرية
01:32
are passing through the Earth every second.
27
92066
2697
تمر خلال الأرض كل ثانية
01:34
Despite the prevalence of dark matter,
28
94763
1843
على الرغم من انتشار المادة المظلمة،
01:36
its interactions are predicted to be rare and extremely weak.
29
96606
3828
من المتوقع أن تكون تفاعلاتها نادرة وضعيفة للغاية.
01:40
To detect these interactions,
30
100434
1501
للكشف عن هذه التفاعلات،
01:41
dark matter experiments need to be incredibly sensitive.
31
101935
3701
يجب أن تكون تجارب المادة المظلمة حساسة بشكل لا يصدق.
01:45
With such sensitive equipment,
32
105636
1778
مع هذه المعدات الحساسة،
01:47
the ever-present background radiation on Earth’s surface
33
107414
3322
الإشعاع الموجود دائما على سطح الأرض
01:50
would create so much noise in the data
34
110736
2230
من شأنه أن يخلق الكثير من الضوضاء في البيانات
01:52
that any dark matter particles would be completely overwhelmed.
35
112966
3469
أن أيا من جزيئات المادة المظلمة سوف تغمرها تماما.
01:56
It would be like trying to hear a pin drop on a busy city street.
36
116435
3841
سيكون مثل محاولة سماع قطرة دبوس في شارع المدينة المزدحم.
02:00
To solve this problem,
37
120276
1420
لحل هذه المشكلة،
02:01
scientists have had to dig deep into the Earth.
38
121696
3058
اضطر العلماء للحفر في عمق الأرض.
02:04
Dark matter experiments are set up in specialized underground labs,
39
124754
4192
يتم إعداد تجارب المادة المظلمة في مختبرات متخصصة تحت الأرض،
02:08
either in mines or inside mountains.
40
128946
2470
سواء في المناجم أو داخل الجبال.
02:11
The rock that makes up the Earth’s crust works like a filter,
41
131416
3801
الصخرة التي تشكل قشرة الأرض تعمل كفلتر،
02:15
absorbing radiation and stopping disruptive particles.
42
135217
3493
تمتص الإشعاع وتوقف الجسيمات المدمرة.
02:18
The ultra-pure water in which the detector is suspended
43
138710
3485
الماء النقي جدا حيث يتم تعليق الكاشف
02:22
adds an additional layer of radiation filtering.
44
142195
2920
يضيف طبقة إضافية من تصفية الإشعاع.
02:25
This shielding ensures that only the particles scientists are looking for
45
145115
3979
هذا التدريع يضمن أن الجسيمات التى يبحث عنها العلماء فقط
02:29
can make their way into the detectors.
46
149094
2810
يمكن أن تشق طريقها إلى أجهزة الكشف.
02:31
Once these particles reach an experiment’s inner vessel,
47
151904
3082
بمجرد وصول هذه الجسيمات لوعاء التجربة الداخلي،
02:34
scientists have a chance of detecting them.
48
154986
2679
يمتلك العلماء الفرصة للكشف عنهم.
02:37
The detector media are chosen because they’re exquisitely sensitive detectors
49
157665
3810
يتم اختيار مجال الكاشف لأنها أجهزة كشف حساسة بشكل كبير
02:41
that can be purified extremely well.
50
161475
2471
التي يمكن تنقيتها بشكل جيد للغاية.
02:43
These could be a liquid noble gas,
51
163946
2020
يمكن أن يكون غاز نبيل سائل،
02:45
germanium
52
165966
788
جرمانيوم
02:46
and silicon crystals,
53
166754
1440
وبلورات السليكون،
02:48
a refrigerant,
54
168194
1011
مبرد،
02:49
or other materials.
55
169205
1519
أو مواد أخرى.
02:50
When radiation interacts, it leaves tell-tale signs,
56
170724
2921
عندما يتفاعل الإشعاع، يترك علامات،
02:53
such as light or bubbles,
57
173645
1752
مثل الضوء أو الفقاعات،
02:55
which can be picked up by the sensors inside the detector.
58
175397
3118
التي يمكن التقاطها من قبل أجهزة الاستشعار داخل الكاشف.
02:58
The detector media are held in a central chamber made of glass
59
178515
3460
ويوضع مجال الكاشف في غرفة مركزية مصنوعة من الزجاج
03:01
or a special type of acrylic.
60
181975
2019
أو نوع خاص من الأكريليك.
03:03
These chambers have to be able to hold the substance inside
61
183994
2909
هذه الغرف يجب أن تكون قادرة لحمل المادة في الداخل
03:06
without interacting with it
62
186903
1763
دون التفاعل معها
03:08
while withstanding incredible pressure from the water outside.
63
188666
3760
في حين تتحمل ضغطا هائلا من الماء بالخارج.
03:12
The inner vessel is surrounded by powerful sensors
64
192426
2989
الوعاء الداخلي محاط بمستشعرات قوية
03:15
designed to detect even the tiniest blips of light,
65
195415
3230
مصممة لاكتشاف حتى أصغر اللقطات من الضوء،
03:18
or the sound vibrations caused by a single bubble.
66
198645
3320
أو الاهتزازات الصوتية الناجمة عن فقاعة واحدة.
03:21
Each sensor records data 24/7,
67
201965
3121
كل جهاز استشعار يسجل البيانات 24/7،
03:25
and experiments run for months and years at a time,
68
205086
3507
وتجرى التجارب لأشهر وسنوات في كل مرة
03:28
generating terabytes of data every day.
69
208593
2814
مولدة تيرابايتات من البيانات كل يوم.
03:31
Building dark matter detectors is as much a feat of engineering
70
211407
3828
بناء أجهزة الكشف عن المادة المظلمة هو عمل كبير من الهندسة
03:35
as it is a feat of physics.
71
215235
2009
كما هو من الفيزياء.
03:37
By the time an experiment is ready to start collecting data,
72
217244
2950
في الوقت الذي تجهز فيه التجربة لبدء جمع البيانات،
03:40
years or decades of work and investment have already gone into it,
73
220194
4291
سنوات أو عقود من العمل والاستثمار قد دخل بالفعل في ذلك،
03:44
to the tune of tens of millions of dollars.
74
224485
3021
للحن عشرات ملايين الدولارات.
03:47
As of 2017, no dark matter particles have been directly detected.
75
227506
5870
بالنسبة لعام 2017، لم يتم الكشف عن جزيئات المادة المظلمة مباشرة.
03:53
That’s not entirely surprising.
76
233376
1759
هذا ليس مفاجئا تمامًا.
03:55
Physicists expect these interactions to be incredibly rare and difficult to detect.
77
235135
4980
يتوقع الفيزيائيون ندرة هذه التفاعلات وصعوبة اكتشافها.
04:00
In the meantime,
78
240115
1140
في هذه الأثناء،
04:01
scientists continue to develop new technologies
79
241255
2870
يستمر العلماء لتطوير تقنيات جديدة
04:04
and increase detector sensitivity,
80
244125
2010
وزيادة حساسية الكاشف،
04:06
closing in on where dark matter is hiding.
81
246135
2993
والقرب من حيث تختبئ المادة المظلمة.
04:09
And when they find it,
82
249128
1136
وعندما يجدونها،
04:10
we’ll finally be able to bring the universe’s darkest secrets into the light.
83
250264
5361
سنتمكن في النهاية من جلب أسرار الكون الأغمض للضوء.
حول هذا الموقع

سيقدم لك هذا الموقع مقاطع فيديو YouTube المفيدة لتعلم اللغة الإنجليزية. سترى دروس اللغة الإنجليزية التي يتم تدريسها من قبل مدرسين من الدرجة الأولى من جميع أنحاء العالم. انقر نقرًا مزدوجًا فوق الترجمة الإنجليزية المعروضة على كل صفحة فيديو لتشغيل الفيديو من هناك. يتم تمرير الترجمات بالتزامن مع تشغيل الفيديو. إذا كان لديك أي تعليقات أو طلبات ، يرجى الاتصال بنا باستخدام نموذج الاتصال هذا.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7