Is it possible to create a perfect vacuum? - Rolf Landua and Anais Rassat

المترجم: Nusaiba Danoun المدقّق: Ines Azabou

The universe is bustling with matter and energy.

يعجّ الكون بالمادة والطاقة.

Even in the vast apparent emptiness of intergalactic space,

حتى في الفراغ الظاهري الشاسع في الفضاء بين المجرّات،

there's one hydrogen atom per cubic meter.

يوجد ذرة هيدروجين في كل مترٍ مكعب.

That's not the mention a barrage of particles

ناهيك عن وابل الجسيمات

and electromagnetic radiation

والإشعاع الكهرومغناطيسي

passing every which way from stars, galaxies, and into black holes.

الذين يمرّون بين النجوم والمجرات والثقوب السوداء.

There's even radiation left over from the Big Bang.

حتى أنه توجد إشعاعات متبقية من الانفجار الكبير.

So is there such thing as a total absence of everything?

إذاً، هل يوجد غيابٌ تامٌ للأشياء؟

This isn't just a thought experiment.

هذه ليست مجرد تجربة لفكرة ما.

Empty spaces, or vacuums, are incredibly useful.

فالمساحات الفارغة والمكانس الكهربائية مفيدةٌ جداً.

Inside our homes, most vacuum cleaners work

في منازلنا، تعمل معظم المكانس الكهربائية

by using a fan to create a low-pressure relatively empty area

من خلال استخدام مروحة تخلق منطقة ضغط منخفض فارغة نسبياً

that sucks matter in to fill the void.

وذلك لتمتص الأشياء لتملأ هذا الفرغ.

But that's far from empty.

ولكن هذا الأمر لا يعدّ فراغاً.

There's still plenty of matter bouncing around.

ولا يزال هناك العديد من الأسئلة الشائكة.

Manufacturers rely on more thorough, sealed vacuums

يعتمد المصنّعين على مكانس أكثر دقةً وإحكاماً

for all sorts of purposes.

لكل أشكال الاستعمالات.

That includes vacuum-packed food that stays fresh longer,

ويتضمن جهاز تفريغ الهواء لحفظ الطعام وإبقائه طازجاً مدة أطول

and the vacuums inside early light bulbs that protected filaments from degrading.

والفراغات داخل المصابيح الكهربائية تحمي الأسلاك المعدنية من التلف.

These vacuums are generally created with some version

هذه الفراغات صنعت بشكل عام بعدة إصدارات

of what a vacuum cleaner does

عن العمل الذي تقوم به المكنسة الكهربائية

using high-powered pumps that create enough suction

باستخدام مضخات ذات طاقة عالية التي تقوم بشفط كافٍ

to remove as many stray atoms as possible.

لتزيل أكبر عدد ممكن من الذرات المتناثرة.

But the best of these industrial processes

ولكن أفضل هذه العمليات التجارية

tends to leave hundreds of millions of atoms

تعمد إلى إبقاء الملايين من الذرات

per cubic centimeter of space.

في كل متر مكعب من الفراغ.

That isn't empty enough for scientists who work on experiments,

لا يعدّ هذا فراغاً كافياً للعلماء الذين يعملون على التجارب،

like the Large Hadron Collider,

مثل المسارع النووي الكبير

where particle beams need to circulate at close to the speed of light

حيث ينتشر شعاع الجسيمات على مقربة من سرعة الضوء

for up to ten hours without hitting any stray atoms.

لمدة تصل إلى عشر ساعات دون ضرب أي من الذرات المتناثرة.

So how do they create a vacuum?

إذاً كيف يصنعون الفراغ؟

The LHC's pipes are made of materials, like stainless steel,

إن أنابيب المسارع النووي مصنوعة من مواد مثل الفولاذ المقاوم للصدأ،

that don't release any of their own molecules

وهذا لا يحرر أي من جزيئاتها

and are lined with a special coating to absorb stray gases.

وتصطف الجزيئات مغلفةً بغلاف خاص لتمتص الغازات المتناثرة.

Raising the temperature to 200 degrees Celsius

إن رفع درجة الحرارة لدرجة 200 مئوية

burns off any moisture,

يؤدي إلى حرق أي رطوبة،

and hundreds of vacuum pumps take two weeks to trap enough gas and debris

والمئات من مضخات التفريغ تستغرق أسبوعين لإلقاء ما يكفي من الغاز والحطام

out of the pipes for the collider's incredibly sensitive experiments.

خارج أنابيب المصادم وهو بشكل لا يصدق تجربة بالغة الدقة.

Even with all this,

حتى مع ذلك كله،

the Large Hadron Collider isn't a perfect vacuum.

المسارع النووي الكبير لا يعد فراغاً مثالياً.

In the emptiest places, there are still

وفي الأماكن الأكثر فراغاً لايزال

about 100,000 particles per cubic centimeter.

حوالي 100,000 من الجسيمات في كل سنتيمتر مكعب.

But let's say an experiment like that could somehow get every last atom out.

ولكن دعونا نقول أن تجربة كهذه من الممكن أن تُخرج كل ذرة أخيرة.

There's still an unfathomably huge amount of radiation all around us

لا يزال هناك كمية كبيرة لا تقاس من الإشعاع حولنا

that can pass right through the walls.

والتي من الممكن أن تمر عبر الجدران.

Every second, about 50 muons from cosmic rays,

كل ثانية، حوالي 50 ميون من الأشعة الكونية،

10 million neutrinos coming directly from the Big Bang,

10 ملايين من النيترون تأتي مباشرة من الانفجار الكبير،

30 million photons from the cosmic microwave background,

و30 مليون من الفوتون يأتي من الخلفية المكروية الكونية،

and 300 trillion neutrinos from the Sun pass through your body.

و300 تريليون من النيترون يأتي من الشمس التي تتخلل جسمك.

It is possible to shield vacuum chambers with substances,

من الممكن لحماية غرف الفراغ بالمواد،

including water,

بما في ذلك المياه،

that absorb and reflect this radiation,

والتي تمتص وتعكس هذا الإشعاع،

except for neutrinos.

باستثناء النيترونات.

Let's say you've somehow removed all of the atoms

دعونا نقول بأنكم أزلتم بطريقةٍ ما كل الذرات

and blocked all of the radiation.

وحجبتم كل الإشعاع.

Is the space now totally empty?

هل يكون الفضاء فارغاً بالكامل؟

Actually, no.

في الواقع، لا.

All space is filled with what physicists call quantum fields.

يتم ملء الفراغ بأكمله بالحقل الكمومي كما يسميه الفيزيائيون.

What we think of as subatomic particles,

والذي نعتقد به كجسيمات دون الذرية،

electrons and photons and their relatives,

والالكترونات والفوتونات وما يتعلق بهم،

are actually vibrations in a quantum fabric

هم في الواقع الاهتزازات في النسيج الكمي

that extends throughout the universe.

الذي يمتد في جميع أنحاء الكون.

And because of a physical law called the Heisenberg Principle,

وبسبب القانون المادة والذي يُسمى مبدأ هايزنبرج،

these fields never stop oscillating,

هذه الحقول لا تتوقف أبداَ عن التذبذب،

even without any particles to set off the ripples.

حتى بدون أي من الجسيمات لتطلق التموجات.

They always have some minimum fluctuation called a vacuum fluctuation.

لديهم الحد الأدنى للتموجات وتدعى تموجات الفراغ.

This means they have energy, a huge amount of it.

وهذا يعني أن لديهم طاقة، قدر كبير منها.

Because Einstein's equations tell us that mass and energy are equivalent,

لأن معادلات أينشتاين تخبرنا بأن الكتلة والطاقة متكافئتان،

the quantum fluctuations in every cubic meter of space

التذبذب الكمومي في كل متر مكعب في الفضاء

have an energy that corresponds to a mass of about four protons.

لديه طاقة تتطابق إلى كتلة من حوالي أربعة بروتونات.

In other words, the seemingly empty space inside your vacuum

وبعبارة أخرى، على ما يبدو فإن المساحة الفارغة داخل فراغك

would actually weigh a small amount.

سوف تزن في الواقع كمية صغيرة.

Quantum fluctuations have existed since the earliest moments of the universe.

وُجد التذبذب الكمومي منذ اللحظات الأولى للكون.

In the moments after the Big Bang,

في اللحظات التي تلت الانفجار الكبير،

as the universe expanded,

بينما كان الكون يتمدد،

they were amplified and stretched out to cosmic scales.

تم تضخيمها وتمديدها للمقاييس الكونية.

Cosmologists believe that these original quantum fluctuations

يعتقد علماء الكون بأن هذه التذبذبات الكمومية الأصلية

were the seeds of everything we see today:

كانت أصل كل شيء نراه اليوم:

galaxies and the entire large scale structure of the universe,

كالمجرات وكامل هيكل النطاق الواسع للكون،

as well as planets and solar systems.

بالإضافة إلى الكواكب والنظم الشمسية،

They're also the center of one of the greatest scientific mysteries of our time

إنهم أيضاً مركز لواحد من أعظم الأسرار العلمية في عصرنا

because according to the current theories,

لأنه وفقاً للنظريات الحالية،

the quantum fluctuations in the vacuum of space

التذبذبات الكمومية في فراغ الفضاء

ought to have 120 orders of magnitude more energy than we observe.

يجب أن يكون لديها ما يقدر ب 120 أمر وهذا يستلزم طاقة أكثر مما ندرك.

Solving the mystery of that missing energy

وإن حل سر تلك الطاقة المفقودة

may entirely rewrite our understanding of physics and the universe.

من الممكن أن يعيد فهمنا للفيزياء والكون.