Could we create dark matter? - Rolf Landua

المترجم: hala ghannam المدقّق: Muhammad Youssef

85% of the matter in our universe is a mystery.

إن 85% من المادة في الكون أمر غامض.

We don't know what it's made of, which is why we call it dark matter.

لا نعرف ماهيتها، لذلك ندعوها بالمادة السوداء.

But we know it's out there because we can observe its gravitational attraction

لكن نعرف أنها موجودة لأننا نلاحظ جذبها

on galaxies and other celestial objects.

للمجرات والأجرام السماوية.

We've yet to directly observe dark matter,

لم نلاحظ بعد المادة السوداء بشكل مباشر،

but scientists theorize that we may actually be able to create it

ولكن يظن العلماء أننا قادرون على صنعها

in the most powerful particle collider in the world.

باستخدام أقوى مصادم جسيمات في العالم.

That's the 27 kilometer-long Large Hadron Collider, or LHC,

مصادم الهدرونات الكبير أو LHC والذى يبلغ طوله 27 كيلو متراً

in Geneva, Switzerland.

الموجود في جنيف، سويسرا.

So how would that work?

إذاً، كيف سيعمل ذلك؟

In the LHC, two proton beams move in opposite directions

في LHC، تتحرك حزمتان من البروتونات باتجاهات معاكسة

and are accelerated to near the speed of light.

وتتسارع لتقترب من سرعة الضوء.

At four collision points, the beams cross and protons smash into each other.

تتقاطع الحزم فى أربع نقاط،عند الاصطدام، وتصطدم البروتونات ببعضها.

Protons are made of much smaller components called quarks and gluons

تتكون البروتونات من عناصر أصغر تعرف بالكواركات والغلوونات

In most ordinary collisions, the two protons pass through each other

في التصادمات العادية تعبر البروتونات عبر بعضها البعض

without any significant outcome.

بدون أى ناتج.

However, in about one in a million collisions,

مع ذلك، وفي 1 من 100000 تصادم،

two components hit each other so violently,

يصدم بروتونان بعضهما بقوة،

that most of the collision energy is set free

وبذلك فإن معظم طاقة التصادم تتحرر

producing thousands of new particles.

مكونة آلاف الجزيئات الجديدة.

It's only in these collisions that very massive particles,

فقط من خلال مثل هذه التصادمات يمكن لجزيئات كبيرة

like the theorized dark matter, can be produced.

كالمادة السوداء أن تنتج.

The collision points are surrounded by detectors

نقاط التصادم محاطة بكاشفات

containing about 100 million sensors.

تحتوي على حوالى 100 مليون مستشعر.

Like huge three-dimensional cameras,

مثل الكاميرات ثلاثية الأبعاد الضخمة،

they gather information on those new particles,

يجمعون المعلومات عن هذه الجزيئات الجديدة

including their trajectory,

متضمنة مساراتها،

electrical charge,

والشحنات الكهربائية،

and energy.

والطاقة.

Once processed, the computers can depict a collision as an image.

وبعد معالجتها، يمكن للكمبيوتر أن يكون لها صورة.

Each line is the path of a different particle,

يعد كل خط مسار جسيم مختلف،

and different types of particles are color-coded.

والأنواع المختلفة من الجسيمات تظهر بألوان مختلفة.

Data from the detectors allows scientists to determine

البيانات الناتجة تسمح العلماء بتحديد

what each of these particles is,

ماهية كل جسيم،

things like photons and electrons.

كالفوتونات والإلكترونات.

Now, the detectors take snapshots of about a billion of these collisions per second

تلتقط الكاشفات ما يقارب مليار لقطة لهذه التصادمات في الثانية

to find signs of extremely rare massive particles.

لتجد أثر لهذه الجسيمات الضخمة النادرة جداً.

To add to the difficulty,

وما يزيد من الصعوبة،

the particles we're looking for may be unstable

أن هذه الجسيمات ربما غير مستقرة

and decay into more familiar particles before reaching the sensors.

وأنها تتفكك إلى جسيمات مألوفة قبل أن تصل إلى المستشعرات.

Take, for example, the Higgs boson,

على سبيل المثال، بوزون هيغز،

a long-theorized particle that wasn't observed until 2012.

الجسيم الذي ظل جسيماً نظرياً إلى أن لوحظ فى 2012.

The odds of a given collision producing a Higgs boson are about one in 10 billion,

احتمال إنتاج تصادم منتج لبوزون هيغز هو 1 من 10 مليار تصادم،

and it only lasts for a tiny fraction of a second

ويدوم فقط لجزء صغير من الثانية

before decaying.

قبل أن يتفكك.

But scientists developed theoretical models to tell them what to look for.

لكن العلماء طوروا أنماطاً نظرية لتخبرهم عما يجب أن يبحثوا.

For the Higgs, they thought it would sometimes decay into two photons.

بالنسبة لبوزون هيغز، يعتقدون أنه أحيانا يتفكك إلى فوتونين.

So they first examined only the high-energy events

لذلك فهم يبحثون أولاً عن التصادمات المنتجة لطاقة عالية

that included two photons.

تتضمن فوتونان.

But there's a problem here.

لكن هناك مشكلة.

There are innumerable particle interactions

أن هناك عدد لا يحصى من التفاعلات بين الجسيمات

that can produce two random photons.

التي يمكنها أن تنتج فوتونان عشوائياً.

So how do you separate out the Higgs from everything else?

إذاً، كيف يمكنك تفرقة بوزون هيغز عن غيره؟

The answer is mass.

الإجابة هي الكتلة.

The information gathered by the detectors allows the scientists to go a step back

المعلومات التي جمعت عن طريق المستشعرات تسمح للعلماء بالعودة إلى الوراء

and determine the mass of whatever it was that produced two photons.

وتحديد كتلة الجسيم الذى أنتج الفوتونان.

They put that mass value into a graph

ويضعوا قيمة هذه الكتلة في رسم بياني

and then repeat the process for all events with two photons.

ويكرروا الأمر مع كل ما أنتج فوتونان.

The vast majority of these events are just random photon observations,

الأغلبية العظمى هى ملاحظات لفوتونات عشوائية،

what scientists call background events.

الأمر الذي يسميه العلماء بالأحداث التي فى الخلفية.

But when a Higgs boson is produced and decays into two photons,

لكن عندما ينتج بوزون هيغز ويتفكك إلى فوتونين،

the mass always comes out to be the same.

فإن الكتلة ستكون دائماً واحدة.

Therefore, the tell-tale sign of the Higgs boson

لذلك، فإن ما سيميز بوزون هيغز

would be a little bump sitting on top of the background.

هو ذلك النتوء على قمة تلك الخلفية.

It takes billions of observations before a bump like this can appear,

ويلزم ذلك مليارات الملاحظات قبل ظهور ذلك النتوء،

and it's only considered a meaningful result

وينظر للنتيجة فقط

if that bump becomes significantly higher than the background.

إن كان ذلك النتوء مرتفع بشكل ملحوظ.

In the case of the Higgs boson,

فى حالة بوزون هيغز،

the scientists at the LHC announced their groundbreaking result

أعلن علماء الـ LHC نتيجتهم المبهرة

when there was only a one in 3 million chance

بأنه عندما تكون هناك فرصة واحدة كل 3 مليون

this bump could have appeared by a statistical fluke.

فإن ظهور هذا النتوء هو حظ.

So back to the dark matter.

بالعودة إلى المادة السوداء.

If the LHC's proton beams have enough energy to produce it,

إن كان لدى حزم البرتون الطاقة الكافية لإنتاجه،

that's probably an even rarer occurrence than the Higgs boson.

فإن ذلك أمر أكثر ندرة من بوزون هيغز.

So it takes quadrillions of collisions combined with theoretical models

وبالتالي فإنه يلزم كدريليونات من التصادمات بالإضافة إلى الأنماط النظرية

to even start to look.

لتبدأ في البحث.

That's what the LHC is currently doing.

هذا ما يفعله الـ LHC الآن.

By generating a mountain of data,

بإحداث الكثير من البيانات،

we're hoping to find more tiny bumps in graphs

نأمل أن نجد الكثير من تلك النتوءات صغيرة في الرسوم البيانية

that will provide evidence for yet unknown particles, like dark matter.

الأمر الذي سيقدم دليل على الجسيمات الغير معروفة، كالمادة المظلمة.

Or maybe what we'll find won't be dark matter,

وربما ما سنجده ليس بمادة مظلمة،

but something else

لكن شيئاً آخر.

that would reshape our understanding of how the universe works entirely.

الأمر الذي سيغير فهمنا بشكل كامل عن كيفية عمل الكون.

That's part of the fun at this point.

وهذا جزء من المتعة في هذا الأمر.

We have no idea what we're going to find.

ليس لدينا فكرة عما سنجد.