Could we create dark matter? - Rolf Landua

Θα μπορούσαμε να δημιουργήσουμε σκοτεινή ύλη; - Ρολφ Λάντουα

Μετάφραση: Christina Giannakaki Επιμέλεια: Lucas Kaimaras

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

Το 85% της ύλης του σύμπαντός μας παραμένει ένα μυστήριο.

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

Δεν γνωρίζουμε από τι αποτελείται γι' αυτό και το ονομάζουμε σκοτεινή ύλη.

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

Όμως γνωρίζουμε ότι υπάρχει καθώς παρατηρούμε τη βαρυτική της έλξη

on galaxies and other celestial objects.

σε γαλαξίες και άλλα ουράνια σώματα.

We've yet to directly observe dark matter,

Απομένει να παρατηρήσουμε άμεσα τη σκοτεινή ύλη,

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

αλλά οι επιστήμονες εκτιμούν ότι ίσως μπορούμε να τη δημιουργήσουμε

in the most powerful particle collider in the world.

στον ισχυρότερο επιταχυντή σωματιδίων του κόσμου.

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

Πρόκειται για τον μήκους 27 χιλιομέτρων Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων ή LHC,

in Geneva, Switzerland.

στη Γενεύη της Ελβετίας.

So how would that work?

Πώς θα γινόταν αυτό;

Στον LHC, δύο δέσμες πρωτονίων κινούνται σε αντίθετη φορά

In the LHC, two proton beams move in opposite directions

and are accelerated to near the speed of light.

κι επιταχύνονται ώστε να πλησιάσουν την ταχύτητα του φωτός.

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

Σε τέσσερα σημεία σύγκρουσης, οι δέσμες συναντώνται και τα πρωτόνια συγκρούονται.

Protons are made of much smaller components called quarks and gluons

Τα πρωτόνια αποτελούνται από μικρότερα συστατικά, τα κουάρκ και τα γλουόνια.

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

Στις πιο κοινές συγκρούσεις, τα δύο πρωτόνια διαπερνούν το ένα το άλλο

without any significant outcome.

χωρίς κάποιο σημαντικό αποτέλεσμα.

However, in about one in a million collisions,

Ωστόσο, σε περίπου μια στο ένα εκατομμύριο συγκρούσεις

two components hit each other so violently,

τα δύο συστατικά συγκρούονται μεταξύ τους τόσο βίαια

that most of the collision energy is set free

ώστε το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας απελευθερώνεται

producing thousands of new particles.

παράγοντας χιλιάδες νέα σωματίδια.

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

Μόνο μέσα από τέτοιες συγκρούσεις, μπορούν να παραχθούν ογκώδη σωματίδια,

like the theorized dark matter, can be produced.

όπως η υποτιθέμενη σκοτεινή ύλη.

The collision points are surrounded by detectors

Τα σημεία σύγκρουσης περιβάλλονται από ανιχνευτές

containing about 100 million sensors.

που περιέχουν περίπου 100 εκατομμύρια αισθητήρες.

Like huge three-dimensional cameras,

Σαν υπερμεγέθεις τρισδιάστατες κάμερες,

they gather information on those new particles,

συλλέγουν πληροφορίες γι' αυτά τα νέα σωματίδια,

including their trajectory,

για την τροχιά τους,

electrical charge,

το ηλεκτρικό τους φορτίο

and energy.

και την ενέργειά τους.

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

Κατόπιν επεξεργασίας, οι υπολογιστές αποδίδουν τη σύγκρουση ως εικόνα.

Each line is the path of a different particle,

Κάθε γραμμή αποτελεί την πορεία ενός μεμονωμένου σωματιδίου

and different types of particles are color-coded.

ενώ τα διαφορετικά είδη σωματιδίων έχουν άλλο χρώμα.

Data from the detectors allows scientists to determine

Οι πληροφορίες αυτές επιτρέπουν στους επιστήμονες

να προσδιορίσουν το είδος κάθε σωματιδίου,

what each of these particles is,

things like photons and electrons.

αν π.χ. είναι φωτόνιο ή ηλεκτρόνιο.

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

Οι ανιχνευτές τραβούν στιγμιότυπα περίπου ενός δις συγκρούσεων το δευτερόλεπτο

to find signs of extremely rare massive particles.

για να βρουν ίχνη από εξαιρετικά σπάνια ογκώδη σωματίδια.

To add to the difficulty,

Για να γίνει πιο δύσκολο,

the particles we're looking for may be unstable

τα σωματίδια που αναζητούμε μπορεί να είναι ασταθή

and decay into more familiar particles before reaching the sensors.

και να διασπώνται σε πιο γνωστά σωματίδια πριν φτάσουν στους ανιχνευτές.

Take, for example, the Higgs boson,

Για παράδειγμα, το μποζόνιο Χιγκς,

ένα επί μακρόν εικαζόμενο σωματίδιο που δεν παρατηρήθηκε παρά το 2012.

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

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

Οι πιθανότητες μιας δεδομένης σύγκρουσης να παράξει το μποζόνιο Χιγκς

είναι περίπου μια στις 10 δισεκατομμύρια,

and it only lasts for a tiny fraction of a second

και διαρκεί μόνο για ένα μικρό κλάσμα του δευτερολέπτου

before decaying.

πριν διασπαστεί.

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

Αλλά οι επιστήμονες ανέπτυξαν θεωρητικά μοντέλα που υποδεικνύουν τι να ερευνηθεί.

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

Για το Χιγκς πίστευαν ότι κάποιες φορές διασπάται σε δύο φωτόνια.

So they first examined only the high-energy events

Έτσι, αρχικά διερεύνησαν μόνο τα γεγονότα υψηλής ενέργειας

that included two photons.

που περιλάμβαναν δύο φωτόνια.

But there's a problem here.

Αλλά εδώ προκύπτει ένα πρόβλημα.

There are innumerable particle interactions

Υπάρχουν αμέτρητες αλληλεπιδράσεις σωματιδίων

that can produce two random photons.

που μπορούν να παράξουν δύο τυχαία φωτόνια.

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

Οπότε πώς γίνεται να διαχωρίσουμε το Χιγκς από τα υπόλοιπα;

The answer is mass.

Η απάντηση είναι η μάζα.

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

Οι πληροφορίες των ανιχνευτών επιτρέπουν στους επιστήμονες

να κάνουν ένα βήμα πίσω

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

και να προσδιορίσουν τη μάζα αυτού που παρήγαγε τα δύο φωτόνια.

They put that mass value into a graph

Βάζουν την τιμή μάζας σ' ένα γράφημα

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

κι επαναλαμβάνουν τη διαδικασία για κάθε συμβάν με δύο φωτόνια.

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

Η συντριπτική πλειοψηφία των γεγονότων αποτελούν τυχαίες παρατηρήσεις φωτονίων,

what scientists call background events.

αυτά που οι επιστήμονες αποκαλούν γεγονότα υποβάθρου.

Αλλά όταν παράγεται ένα μποζόνιο Χιγκς και διασπάται σε δύο φωτόνια,

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

the mass always comes out to be the same.

η μάζα πάντα προκύπτει να είναι η ίδια.

Συνεπώς, το ενδεικτικό χαρακτηριστικό του μποζονίου Χιγκς

Therefore, the tell-tale sign of the Higgs boson

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

θα ήταν ένα μικρό εξόγκωμα στην κορυφή του υποβάθρου.

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

Απαιτούνται δισεκατομμύρια παρατηρήσεις για να εμφανιστεί ένα τέτοιο εξόγκωμα,

and it's only considered a meaningful result

και θεωρείται ουσιαστικό αποτέλεσμα

if that bump becomes significantly higher than the background.

μόνο έαν αυτό το εξόγκωμα γίνει σημαντικά ψηλότερο από το υπόβαθρο.

In the case of the Higgs boson,

Στην περίπτωση του μποζονίου Χιγκς,

the scientists at the LHC announced their groundbreaking result

οι επιστήμονες στον LHC ανακοίνωσαν το ρηξικέλευθο αποτέλεσμά τους

when there was only a one in 3 million chance

όταν υπήρχε μόνο μία πιθανότητα προς 3 εκατομμύρια

this bump could have appeared by a statistical fluke.

το εξόγκωμα να οφειλόταν σε σύμπτωση στατιστικής.

Ας επιστρέψουμε όμως στη σκοτεινή ύλη.

So back to the dark matter.

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

Αν οι δέσμες πρωτονίων του LHC έχουν αρκετή ενέργεια να την παράξουν,

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

τότε πρόκειται για ακόμη πιο σπάνιο γεγονός από το μποζόνιο Χιγκς.

So it takes quadrillions of collisions combined with theoretical models

Έτσι απαιτούνται τετράκις εκατομμύρια συγκρούσεις μαζί με θεωρητικά μοντέλα

to even start to look.

μόνο για την έναρξη της έρευνας.

That's what the LHC is currently doing.

Αυτό κάνει επί του παρόντος ο LHC.

Με την παραγωγή ενός μεγάλου όγκου δεδομένων,

By generating a mountain of data,

we're hoping to find more tiny bumps in graphs

ελπίζουμε να βρούμε περισσότερα μικρά εξογκώματα στα γραφήματα

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

που θα προσφέρουν αποδείξεις για άγνωστα ακόμη σωματίδια, όπως η σκοτεινή ύλη.

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

Ή ίσως αυτό που θα βρούμε δεν θα 'ναι σκοτεινή ύλη,

but something else

αλλά κάτι άλλο

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

που θα αναδιαμορφώσει την αντίληψή μας για την λειτουργία του σύμπαντος ριζικά.

That's part of the fun at this point.

Αυτό αποτελεί μέρος της διασκέδασης τώρα.

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

Δεν έχουμε ιδέα για το τι πρόκειται ν' ανακαλύψουμε.