How cosmic rays help us understand the universe - Veronica Bindi

Translator: Hajar Almasi Reviewer: sadegh zabihi

How much can we really know about the universe beyond our galaxy?

ما چه‌اندازه می‌توانیم در موردِ جهان فراسویِ کهکشان‌مان بدانیم؟

The Hubble Telescope has enabled us to see

تلسکوپ هابل ما را قادر ساخته‌

objects in space as far 13,000,000,000 light years away.

تا اشیا را در فضا با فاصله ۱۳٫۰۰۰٫۰۰۰٫۰۰۰ سال نوری ببینیم.

But this still doesn't give us the answers to all our questions,

اما این هنوز پاسخ سوالات ما را به ما نمی‌دهد،

questions like, "What is the universe made of?"

سوالاتی از قبیل این که «‌جهان از چه ساخته شده‌است؟‌»

"Which elements are the most abundant?"

«‌کدامین عناصر فراوان‌ترین عناصر هستند؟‌»

"Does space contain undiscovered forms of matter?"

«‌آیا فضا، شکلی کشف‌نشده از ماده دارد؟‌»

"Could there be antimatter stars or galaxies?"

«‌آیا ممکن است ستاره‌ها یا کهکشان‌های پادماده‌ای وجود داشته باشند؟‌»

Some of these questions cannot be answered solely from visual images,

برخی از این پرسش‌ها را نمی‌توان صرفا از روی تصاویر بصری پاسخ داد،

but what if we had messengers bringing us physical data

اما چه می‌شد اگر ما پیام‌رسان‌هایی داشتیم که داده‌های فیزیکی را

from distant parts of the cosmos,

از بخش‌های دوردست کیهان،

beyond the reach of explorers or satellites?

خارج از دسترس کاشفان یا ماهواره‌ها، در اختیارمان می‌گذاشتند؟

In a way, we do, and these "space messengers" are called cosmic rays.

درواقع داریم و این «پیام‌رسان‌هایِ فضایی‌» پرتوهای کیهانی نامیده می‌شوند.

Cosmic rays were first discovered in 1912 by Victor Hess

پرتوهای کیهانی برای اولین بار در سال ۱۹۱۲ توسط ویکتور هِس کشف شد

when he set out to explore variations in the atmosphere's level of radiation,

وقتی او برای کشف تغییراتِ سطح تشعشع جَو،

which had been thought to emanate from the Earth's crust.

که تصور می‌شد از پوسته زمین ساطع شود، آغاز به کار کرد.

By taking measurements on board a flying balloon during an eclipse,

با استفاده از یک بالون در‌حالِ پرواز در هنگام کسوف،

Hess demonstrated both that the radiation actually increased

هِس دو امر را نشان داد که هم تشعشع در ارتفاعات بالاتر افزایش یافته

at greater altitudes and that the sun could not be its source.

و هم اینکه خورشید نمی‌تواند منبع آن باشد.

The startling conclusion was that it wasn't coming from anywhere

نتیجه‌گیری تکان‌دهنده‌ این بود که این تشعشع

within the Earth's atmosphere but from outer space.

نه از جایی در جو زمین، که از فضای خارج از آن می‌آمد.

Our universe is composed of many astronomical objects.

جهان ما از شمارِ زیادی اشیاءِ نجومی تشکیل شده‌است.

BIllions of stars of all sizes, black holes, active galactic nuclei,

میلیاردها ستاره از هر اندازه‌ای، سیاه چاله‌ها، هسته کهکشانی فعال،

astroids, planets and more.

سیارک‌ها، سیارات و بیشتر.

During violent disturbances, such as a large star exploding into a supernova,

در طی اختلالات شدید، مانند انفجار یک ستاره بزرگ در یک ابرنو‌اختر،

billions of particles are emitted into space.

میلیاردها ذرات به فضا پرتاب می‌شوند.

Although they are called rays,

گرچه آن‌ها پرتو نامیده می‌شوند‌،

cosmic rays consist of these high energy particles

پرتوهای کیهانی مرکب از این ذرات پرانرژی

rather than the photons that make up light rays.

به جای فوتون است که پرتوهایِ نوری را تشکیل می‌دهند.

While the light from an explosion travels in a straight line

در حالی که نور از یک انفجار در یک خط مستقیم

at its famous constant speed,

با سرعت ثابت معروفش حرکت می‌کند،

the particles are trapped in extraordinary loops

ذرات در مدارهای شگفت‌آوری توسط

by magnetic shockwaves generated by the explosion.

موج شوک‌های مغناطیسی ناشی از انفجار به دام می‌افتند.

Crossing back and forth through these magnetic field lines

گذر ازمیان این خطوط میدانِ مغناطیسی به پیش و پس

accelerates them to almost the speed of light before they escape.

سرعت آن‌ها را پیش از فرار تقریبا به قدر سرعت نور بالا می‌برد.

There are lots of cosmic rays in space, and some of these particles have traveled

در فضا پرتوهای کیهانی بسیاری وجود دارد

for billions of years before reaching Earth.

برخی از این ذرات، میلیاردها سال پیش از رسیدن به زمین، سفر کرده‌اند.

When they enter our atmosphere, they collide with the molecules there,

هنگامی که وارد اتمسفر ما می‌شوند، با مولکول‌هایِ موجود در‌ آنجا برخورد کرده،

generating secondary cosmic rays,

و پرتوهای کیهانی ثانویه تولید می‌کنند،

lighter particles with less energy than the original.

که ذراتی سبک‌تر، با انرژی کمتری از انرژی اصل اولیه تولید می‌کنند.

Most of these are absorbed into the atmosphere,

بیشترشان جذبِ جو زمین می‌شوند،

but some are able to reach the ground, even passing through our bodies.

اما برخی از آن‌ها می‌توانند به زمین برسند حتی از میان بدن‌مان عبور کنند.

At sea level, this radiation is fairly low.

در سطح دریا، این تشعشع نسبتا پایین است.

But people who spend a lot of time at higher altitudes,

اما افرادی که زمان زیادی را در ارتفاعاتِ بالاتر می‌گذرانند‌،

such as airline crews, are exposed to much more.

مثلا کارکنان خطوط هوایی در معرض میزان بیشتری قرار دارند.

What makes cosmic rays useful as messengers

چیزی که پرتوهای کیهانی را چون پیام‌رسان‌های مفیدی می‌کند

is that they carry the traces of their origins.

این است که آن‌ها رد و نشانه‌هایی از ریشه و اصل خود به همراه دارند.

By studying the frequency with which different particles occur,

دانشمندان با مطالعه فراوانی که در آن ذرات مختلف انجام می‌دهند،

scientists are able to determine the relative abundance of elements,

قادر به تعیین مقدار نسبی عناصر،

such as hydrogen and helium, within the universe.

مانند هیدروژن و هلیوم، درون جهان هستند.

But cosmic rays may provide even more fascinating information

اما ممکن است پرتوهای کیهانی حتی اطلاعات جذاب‌تری

about the fabric of the universe itself.

در مورد بافت و ساختارِ جهان خود ارائه دهد.

An experiment called the Alpha Magnetic Spectrometer, A.M.S.,

یک آزمایش به نام طیف سنج مغناطیسی آلفا، A.M.S.،

has recently been installed on board the International Space Station,

اخیرا بر روی ایستگاهِ بین المللی فضایی نصب شده‌‌،

containing several detectors that can separately measure

که شامل چند ردیاب/آشکارساز است که به‌طور جداگانه

a cosmic ray particle's velocity, trajectory, radiation, mass and energy,

می‌تواند سرعت ذرات پرتو کیهانی، خط سیر، تشعشع، جرم و انرژیِ را اندازه‌گیری کنند،

as well as whether the particle is matter or antimatter.

و نیز این که آیا ذره ماده است یا پادماده تشخیص دهد.

While the two are normally indistinguishable,

در حالی که این دو به‌طور‌ معمول غیرقابل‌تشخیص هستند،

their opposite charges enable them to be detected with the help of a magnet.

بارهای مخالف آن‌ها، به آن‌ها امکان می‌دهد تا با کمک آهن‌ربا تشخیص داده شوند.

The Alpha Magnetic Spectrometer is currently measuring 50 million particles per day

طیف سنج مغناطیسی آلفا در‌ حالِ‌ حاضر ۵۰ میلیون ذره در روز را

with information about each particle being sent in real time from the space station

با اطلاعات در مورد هر ذره در زمان واقعی از ایستگاه فضایی

to the A.M.S. control room at CERN.

به اتاق کنترل A.M.S. در سِرن اندازه‌گیری می‌کند.

Over the upcoming months and years,

به‌زودی در ماه‌ها و سال‌های آتی

it's expected to yield both amazing and useful information about antimatter,

انتظار می‌رود که اطلاعات شگفت‌انگیز و مفیدی در مورد پاد‌ماده‌،

the possible existence of dark matter,

وجود احتمالی ماده تاریک،

and even possible ways to mitigate the effects

و حتی راه‌های ممکن برای کاهشِ اثرات تشعشعات کیهانی

of cosmic radiation on space travel.

در سفرهای فضایی فراهم گردد.

As we stay tuned for new discoveries, look to the sky on a clear night,

همچنان که گوش به‌زنگِ اکتشافات جدید هستیم، در شبی که به آسمانی صاف می‌نگریم،

and you may see the International Space Station,

ممکن است ایستگاهِ فضایی بین‌المللی را ببینید‌،

where the Alpha Magnetic Spectrometer receives the tiny messengers

که در آن طیف سنج مغناطیسی آلفا پیام‌هایی را دریافت می‌کند

that carry cosmic secrets.

که حاملِ اسرار کیهانی‌اند.