What’s the smallest thing in the universe? - Jonathan Butterworth

Translator: Fatemeh Asgarinejad Reviewer: Leila Ataei

If you were to take any everyday object, say a coffee cup, and break it in half,

اگر شما یک شئ روزمره را برمی‌داشتید، مثلاً یک فنجان، و از وسط نصف می‌کردید،

then in half again, and keep carrying on, where would you end up?

سپس دوباره به دو نیم، و ادامه می‌دادید، در انتها به کجا می‌رسیدید؟

Could you keep on going forever?

آیا می‌توانستید تا ابد ادامه دهید؟

Or would you find a set of indivisible building blocks

یا مجموعه‌ای از اجزای سازندهٔ جدانشدنی را می‌یافتید

out of which everything is made?

که هر چیزی از آن‌ها ساخته شده؟

Physicists have found the latter- that matter is made of fundamental particles,

فیزیکدان‌ها اخیراً دریافته اند که آن ماده از ذرات بنیادی ساخته شده است،

the smallest things in the universe.

کوچکترین چیز در جهان هستی.

Particles interact with each other according to a theory called the “Standard Model”.

ذرات با توجه به نظریه‌ای که مدل استاندارد نامیده می‌شود، با هم در تعاملند.

The Standard Model is a remarkably elegant encapsulation

مدل استاندارد به طور قابل توجهی متشکل است

of the strange quantum world of indivisible, infinitely small particles.

از دنیای عجیب کوانتومی اجزای غیرقابل تقسیم و بسیار کوچک.

It also covers the forces that govern how particles move,

آن همچنین نیرو‌هایی که بر چگونگی حرکت اجزا حاکمند،

interact, and bind together to give shape to the world around us.

تقابل می‌کنند، و به یکدیگر متصل‌اند تا به جهان اطراف ما شکل دهند، پوشش می‌دهد.

So how does it work?

بنابراین این چطوری کار می‌کند؟

Zooming in on the fragments of the cup,

با بزرگنمایی روی تکه‌های فنجان،

we see molecules, made of atoms bound up together.

ما مولکول‌ها را می‌بینیم که از اتم‌های به هم پیوسته تشکیل شده.

A molecule is the smallest unit of any chemical compound.

یک مولکول کوچکترین واحد هر ترکیب شیمیایی است.

An atom is the smallest unit of any element in the periodic table.

یک اتم کوچکترین جزء هر عنصر در جدول تناوبی است.

But the atom is not the smallest unit of matter.

اما اتم کوچکترین واحد ماده نیست.

Experiments found that each atom has a tiny, dense nucleus,

پژوهشگران دریافته‌اند که هر اتم یک هستهٔ کوچک و چگال دارد،

surrounded by a cloud of even tinier electrons.

که توسط ابری از الکترون‌های حتی کوچکتر احاطه شده است.

The electron is, as far as we know,

الکترون، تا جایی که ما می‌دانیم،

one of the fundamental, indivisible building blocks of the universe.

یکی از اساسی‌ترین، اجزای تقسیم‌ناپذیر سازندهٔ جهان هستی است.

It was the first Standard Model particle ever discovered.

این نخستین مدل استاندارد ذرات بود که تاکنون کشف شده.

Electrons are bound to an atom’s nucleus by electromagnetism.

الکترون‌ها از طریق الکترومغناطیس به هستهٔ اتم مقید هستند.

They attract each other by exchanging particles called photons,

آن‌ها یکدیگر را از طریق تبادل اجزایی که فوتون نامیده می‌شوند، جذب می‌کنند.

which are quanta of light that carry the electromagnetic force,

که ذره‌ای از نور هستند که نیروی الکترومغناطیسی را حمل می‌کنند.

one of the fundamental forces of the Standard Model.

یکی از اساسی‌ترین نیرو‌های مدل استاندارد.

The nucleus has more secrets to reveal, as it contains protons and neutrons.

هسته راز‌های بیشتری برای آشکار کردن دارد، زیرا دربرگیرندهٔ پروتون‌ها و نوترون‌هاست.

Though once thought to be fundamental particles on their own, in 1968

اگرچه زمانی گمان می‌شد که خودشان اجزای بنیادی هستند، در سال ۱۹۶۸

physicists found that protons and neutrons are actually made of quarks,

فیزیکدان‌ها یافتند که پروتون‌ها و نوترون‌ها در واقع متشکل از کوارک هستند،

which are indivisible.

که تجزیه ناپذیرند.

A proton contains two “up” quarks and one “down” quark.

یک پروتون دو کوارک بالا و یک کوارک پایین را در برمی‌گیرد.

A neutron contains two down quarks and one up.

یک نوترون دربرگیرندهٔ دو کوارک پایین و یک کوارک بالا است.

The nucleus is held together by the strong force,

هسته، بواسطهٔ نیرویی قدرتمند نگه داشته شده،

another fundamental force of the Standard Model.

نیروی بنیادین دیگری از مدل استاندارد.

Just as photons carry the electromagnetic force,

همانطور که فوتون‌ها نیروی الکترومغناطیس را حمل می‌کنند،

particles called gluons carry the strong force.

ذراتی به نام گلوئون نیروی قدرتمند را حمل می‌کنند.

Electrons, together with up and down quarks,

الکترون‌ها، همراه با کوارک‌های بالا و پایین،

seem to be all we need to build atoms and therefore describe normal matter.

ظاهرا تمام چیزی هستد که برای ساخت اتم‌ها نیازمندیم و مادهٔ طبیعی را توصیف می‌کنند.

However, high energy experiments reveal that there are actually six quarks–

هرچند، مطالعات با انرژی بالا آشکار می‌کنند که در حقیقت ۶ کوارک وجود دارد

down & up, strange & charm, and bottom & top

پایین و بالا، بیگانه و افسون، زیر و رو

- and they come in a wide range of masses.

و هریک در جرم‌هایی متنوع موجود هستند.

The same was found for electrons,

نتیجهٔ مشابهی برای الکترون‌ها یافت شد،

which have heavier siblings called the muon and the tau.

که هم‌نیا‌های سنگین‌تری به نام‌های میون و تَوو دارند.

Why are there three (and only three) different versions

چرا سه عدد و فقط سه عدد نسخهٔ متفاوت

of each of these particles?

از هر یک از این ذرات وجود دارد؟

This remains a mystery.

این یک راز باقی می‌ماند.

These heavy particles are only produced, for very brief moments,

این ذرات سنگین تنها برای لحظات بسیار کوتاهی تولید می‌شوند،

in high energy collisions, and are not seen in everyday life.

در تصادم‌های با انرژی زیاد، و در زندگی روزمره دیده نمی‌شوند.

This is because they decay very quickly into the lighter particles.

این به این خاطر است که آن‌ها سریعاً به اجزایی سبک‌تر فروپاشی می‌شوند.

Such decays involve the exchange of force-carrying particles,

چنین فروپاشی‌هایی تبادل ذرات حامل نیرو‌هایی را که

called the W and Z, which – unlike the photon – have mass.

W و Z نامیده می‌شوند و علی‌رغم فوتون دارای جرم هستند، دربرمی‌گیرد.

They carry the weak force, the final force of the Standard Model.

آن‌ها نیروی ضعیف را حمل می‌کنند، آخرین نیروی مدل استاندارد.

This same force allows protons and neutrons to transform into each other,

این نیروی یکسان به پروتون‌ها و نوترون‌ها اجازه می‌دهد که به یکدیگر تبدیل شوند.

a vital part of the fusion interactions that drive the Sun.

یک بخش حیاطی تبادلات ادغام که خورشید را می‌راند.

To observe the W and Z directly,

برای مشاهدهٔ مستقیم W و Z،

we needed the high energy collisions provided by particle accelerators.

به تصادم‌های با انرژی بالا نیاز داشتیم که توسط شتاب‌دهنده‌های ذرات فراهم شده‌اند،.

There’s another kind of Standard Model particle, called neutrinos.

نوع دیگری از مدل استاندارد ذرات وجود دارد که نوترینوز نامیده می‌شود.

These only interact with other particles through the weak force.

این تنها با ذرات از طریق نیروی ضعیف به تبادل می‌پردازد.

Trillions of neutrinos, many generated by the sun, fly through us every second.

تریلیون‌ها نوترون محصول خورشید، هر ثانیه از ما می‌گذرند.

Measurements of weak interactions found that there are different kinds of neutrinos

اندازه‌گیری‌های مبادلات ضعیف کشف کرده که نوترینو‌های متفاوتی

associated with the electron, muon, and tau.

همراه با الکترون، موون و توو وجود دارد.

All these particles also have antimatter versions,

همهٔ این ذرات همچنین نمونه‌های پادماده دارند.

which have the opposite charge but are otherwise identical.

که وظیفهٔ معکوسی دارند اما به‌طور دیگری یکسان هستند.

Matter and antimatter particles are produced in pairs in high-energy collisions,

اجزای ماده و پادماده در تصادم‌های پرانرژی به صورت جفت جفت تولید می‌شوند،

and they annihilate each other when they meet.

و وقتی به هم می‌رسند، یکدیگر را نابود می‌کنند.

The final particle of the Standard Model is the Higgs boson

آخرین ذرهٔ مدل استاندارد بوزون هیگز است

– a quantum ripple in the background energy field of the universe.

یک موج کوانتومی در پس‌زمینهٔ میدان انرژی جهان.

Interacting with this field is how all the fundamental matter particles acquire mass,

تبادل با این میدان چگونگی به دست آوردن جرم همهٔ اجزای اساسی ماده است،

according to the Standard Model.

مطابق با مدل استاندارد.

The ATLAS Experiment on the Large Hadron Collider

مطالعات ATLAS بر روی برخورد‌دهندهٔ بزرگ هادرون

is studying the Standard Model in-depth.

در حال مطالعهٔ عمیق مدل استاندارد است.

By taking precise measurements of the particles and forces that make up the universe,

با اندازه‌گیری دقیق ذرات و نیروهایی که جهان را شکل می‌دهند،

ATLAS physicists can look for answers to mysteries

فیزیکدانان ATLAS می‌توانند به دنبال پاسخ برای راز‌هایی باشند

not explained by the Standard Model.

که توسط مدل استاندارد تشریح نشده‌اند.

For example, how does gravity fit in?

برای مثال، چگونه جاذبه تطابق می‌یابد؟

What is the real relationship between force carriers and matter particles?

رابطهٔ حقیقی بین حمل‌کننده‌های نیرو و اجزای‌ماده چیست؟

How can we describe “Dark Matter”,

چطور می‌توانیم مادهٔ سیاه را تفسیر کنیم؟

which makes up most of the mass in the universe but remains unaccounted for?

که اکثریت جرم جهان را تشکیل می‌دهد اما همچنان برای آن به حساب نمی‌آید؟

While the Standard Model provides a beautiful explanation for the world around us,

در‌حالی که مدل استاندارد تفسیر زیبایی از جهانِ اطراف ما ارائه می‌کند،

there is still a universe’s worth of mysteries left to explore.

همچنان به اندازهٔ یک دنیا اسرار باقی‌مانده تا کشف شود.