What happened to antimatter? - Rolf Landua

Translator: Andrea McDonough Reviewer: Jessica Ruby

Translator: Behdad Khazaeli Reviewer: Hajar Almasi

Is it possible to create something out of nothing?

آیا می‌توان هستی را از نیستی ایجلد کرد؟

Or, more precisely, can energy be made into matter?

یا دقیقتر بگوییم، آیا می‌توان انرژی را به ماده تبدیل کرد؟

Yes, but only when it comes together

بله، اما تنها وقتی که

with its twin, antimatter.

با دوقلوی خود، ضد ماده همراه شود.

And there's something pretty mysterious about antimatter:

و نکته بسیار مبهمی در مورد ضد ماده وجود دارد:

there's way less of it out there than there should be.

مقدار خیلی کمتری از آنچه باید باشد از آن وجود دارد.

Let's start with the most famous physics formula ever:

بگذارید با مشهورترین فرمول فیزیک شروع کنیم:

E equals m c squared.

E برابر است با m ضربدر c به توان دو.

It basically says that mass is concentrated energy,

در واقع می‌گوید که ماده، انرژی متمرکز است،

and mass and energy are exchangeable,

و ماده و انرژی به هم تبدیل می شوند،

like two currencies with a huge exchange rate.

مثل دو واحد پول با نرخ تبدیلی عظیم.

90 trillion Joules of energy

۹۰ تریلیون ژول انرژی

are equivalent to 1 gram of mass.

معادل یک گرم ماده است.

But how do I actually transform energy into matter?

اما چطور می‌توانم انرژی را به ماده تبدیل کنم؟

The magic word is <i>energy density</i>.

کلمه جادویی «چگالی انرژی» است.

If you concentrate a huge amount

اگر مقدار بسیار عظیمی

of energy in a tiny space,

انرژی را در جای کوچکی متمرکز کنی،

new particles will come into existence.

ذرات جدیدی بوجود می آند.

If we look closer,

اگر از نزدیک نگاه کنی،

we see that these particles always come in pairs,

می بینی که این ذرات همیشه جفت هستند،

like twins.

مثل دوقلوها.

That's because particles always have a counterpart,

و دلیلش آنست که ذرات همیشه یک قرینه دارند،

an antiparticle,

یک ضد ذره،

and these are always produced

و اینها همیشه

in exactly equal amounts: 50/50.

با نسبت دقیقا معادل ۵۰/۵۰ تولید می شوند.

This might sound like science fiction,

شاید این مثل فیلم های تخیلی علمی به نظر برسد،

but it's the daily life of particle accelerators.

اما این کاری است که شتابدهنده ها هر روز

In the collisions between two protons

در برخورد دو پروتون

at CERN's Large Hadron Collider,

در برخورد دهنده بزرگ هاردون در سرن،سازمان اروپایی پژوهش‌های هسته‌ای انجام می دهند.

billions of particles and antiparticles

میلیارد ها ذره و ضد ذره

are produced every second.

هر ثانیه تولید می‌شوند.

Consider, for example, the electron.

برای مثال، الکترون را در نظر بگیرید.

It has a very small mass and negative electric charge.

جرمی بسیار کم و بار الکتریکی منفی دارد.

It's antiparticle, the positron,

ضد ذره آن، پوزیترون،

has exactly the same mass,

دقیقا همان جرم را دارد،

but a positive electric charge.

اما بار مثبت الکتریکی.

But, apart from the opposite charges,

اما جدای از بار الکتریکی،

both particles are identical and perfectly stable.

هر دو ذره مشابه و کاملا با ثباتند.

And the same is true for their heavy cousins,

و همین موضوع برای برادرزاده های سنگین ترشان هم وجود دارد،

the proton and the antiproton.

پروتون و ضد پروتون.

Therefore, scientists are convinced

به همین خاطر، محققین متقاعد شده اند

that a world made of antimatter

که دنیای ساخته شده از ضد ماده

would look, feel, and smell just like our world.

درست همان شکل و حس و بوی دنیای ما را دارد.

In this antiworld,

در این ضد دنیا،

we may find antiwater,

ممکن است ضد آب را پیدا کنی،

antigold,

ضد طلا،

and, for example,

و، برای مثال،

an antimarble.

یک ضد تیله.

Now imagine that a marble and an antimarble

حالا فکر کن یک تیله و ضد تیله

are brought together.

به هم برخورد کنند.

These two apparently solid objects

این دو شئ مشخصا جامد

would completely disappear

کاملا ناپدید می شوند

into a big flash of energy,

با برق بزرگی از انرژی،

equivalent to an atomic bomb.

معادل یک بمب اتمی.

Because combining matter and antimatter

چون ترکیب ماده و ضد ماده

would create so much energy,

چنان انرژی ایجاد می‌کند،

science fiction is full of ideas

فیلم های علمی تخیلی پر از ایده هایی

about harnessing the energy stored in antimatter,

از استفاده از انرژی ذخیره شده در ضد ماده است،

for example, to fuel spaceships like Star Trek.

مثلا، برای سوخت سفینه هایی مثل پیشتازان فضا.

After all, the energy content of antimatter

با این همه، ذخیره انرژی ضد ماده

is a billion times higher than conventional fuel.

یک میلیارد بار بیشتر از سوخت های معمولی است.

The energy of one gram of antimatter would be enough

انرژی یک گرم از ضد ماده

for driving a car 1,000 times around the Earth,

برای راندن یک خودرو ۱۰۰۰ بار دور کره زمین کافی است،

or to bring the space shuttle into orbit.

یا بردن شاتل فضایی به مدار.

So why don't we use antimatter for energy production?

پس چرا از ضد ماده برای تولید انرژی استفاده نمی‌کنیم؟

Well, antimatter isn't just sitting around,

خب، ضد ماده این اطراف وجود ندارد، (براحتی در دسترس نیست)

ready for us to harvest.

تا از آن استفاده کنیم.

We have to make antimatter

باید ضد ماده بسازیم

before we can combust antimatter,

قبل از آنکه آن را بسوزانیم،

and it takes a billion times more energy

و احتیاج به یک میلیارد بار انرژی بیشتر

to make antimatter

برای ساختنش دارد

than you get back.

تا استفاده کنی.

But, what if there was some antimatter in outer space

اما، ممکن است که مقداری ضد ماده در فضای خارجی باشد

and we could dig it out one day

و روزی بدستش آوریم

from an antiplanet somewhere.

از یک ضد سیاره که در جایی است.

A few decades ago, many scientists believed

چند دهه قبل، خیلی از دانشمند ها فکر می کردند

that this could actually be possible.

که این واقعا ممکن است.

Today, observations have shown

امروزه، مشاهدات نشان داده

that there is no significant amount of antimatter

نشانی از مقدار قابل توجهی ضد ماده وجود ندارد

anywhere in the visible universe,

هیچ جایی در جهان قابل مشاهده،

which is weird because, like we said before,

و این عجیب است چون همانطور که قبلا گفتیم،

there should be just as much antimatter

باید همانقدر ضد ماده وجود داشته باشد

as there is matter in the universe.

که ماده در جهان وجود دارد.

Since antiparticles and particles

چون ضد ذره ها و ذره ها

should exist in equal numbers,

باید به تعداد مساوی وجود داشته باشند،

this missing antimatter?

این ضد ماده گم شده؟

Now that is a real mystery.

و این یک راز واقعی است.

To understand what might be happening,

برای اینکه بفهمیم چه اتفاقی افتاده،

we must go back to the Big Bang.

باید تا مهبانگ به عقب برگردیم.

In the instant the universe was created,

در لحظه ای که جهان ایجاد شد،

a huge amount of energy was transformed into mass,

مقدار عظیمی انرژی به ماده تبدیل شد،

and our initial universe contained

و جهان اولیه ما حاوی

equal amounts of matter and antimatter.

مقدار مشابهی از ماده و ضد ماده بود.

But just a second later,

اما تنها یک ثانیه بعد،

most matter and all of the antimatter

بیشتر ماده و تمامی ضد ماده

had destroyed one another,

یکدیگر را از بین بردند،

producing an enormous amount of radiation

و مقدار عظیمی تشعشعات

that can still be observed today.

که حتی امروزه دیده می شود را ایجاد کردند.

Just about 100 millionths

تنها نزدیک به ۱۰۰ میلیونیم

of the original amount of matter stuck around

مقدار اولیه ماده در اطراف پخش شد

and no antimatter whatsoever.

و هیچ ضد ماده ای باقی نماند.

"Now, wait!" you might say,

احتمالا می گی « صبر کن!» ،

"Why did all the antimatter disappear

« چرا همه ضد ماده از بین رفت

and only matter was left?"

و فقط ماده باقی ماند؟»

It seems that we were somehow lucky

به نظر میرسه که ما شانس آوردیم

that a tiny asymmetry exists

که یک عدم تقارن

between matter and antimatter.

بین ماده و ضد ماده وجود دارد.

Otherwise, there would be no particles at all

در غیر این صورت، هیچ ذره ای

anywhere in the universe

در هیچ جای جهان وجود نداشت

and also no human beings.

و همینطور هیچ موجود انسانی.

But what causes this asymmetry?

اما چه چیزی این عدم تقارن را ایجاد کرد؟

Experiments at CERN are trying to find out the reason

آزمایشات در سرن(CERN) به دنبال پیدا کردن دلیل

why something exists

اینست که چرا چیزی وجود دارد

and why we don't live in a universe

و چرا ما در جهانی که

filled with radiation only?

پر ازتشعشع است زندگی نمی کنیم؟

But, so far, we just don't know the answer.

اما، تا کنون، پاسخی برای آن نداریم.