How to build a dark matter detector - Jenna Saffin

Fordító: Reka Lorinczy Lektor: Péter Pallós

More than two kilometers below the surface of northern Ontario,

Több mint két kilométerrel Észak-Ontario tartomány felszíne alatt

suspended in 345,000 liters of ultra-pure water,

345 000 liter ultra tiszta vízben felfüggesztve

there’s a perfect sphere.

tökéletes gömb található.

It contains 3600 kilograms of liquid argon,

3 600 kg folyékony argont tartalmaz,

cooled to -180 degrees Celsius.

mínusz 180 °C-ra lehűtve.

Scientists continuously monitor this chamber from above ground,

A felszínről tudósok állandóan figyelik ezt a tartályt,

looking for a glimmer of light in the darkness.

egy villanást vagy fényt keresnek a sötétben.

Because down here,

Mert ott lent a mélyben

deep beneath the Earth’s surface and cocooned in a watery shield,

a földfelszín alatt, begubózva a vízburokba

that light would indicate the presence of one of the universe’s greatest mysteries:

az a fény az univerzum nagy rejtélyének jelenlétére utalna:

dark matter.

a sötét anyagra.

All the matter we can see, planets, stars and galaxies,

A látható anyag, a bolygók, a csillagok és galaxisok

doesn’t create enough gravitational pull

nem fejtenek ki elég gravitációs hatást,

to explain the universe’s larger structure.

hogy megmagyarázzák az univerzum teljes szerkezetét.

It’s dark matter, which is estimated to make up 25% of the known universe.

A sötét anyag alkotja hozzávetőleg az ismert univerzum 25%-át.

But despite its prevalence,

Nagy előfordulása ellenére eddig

so far we haven’t been able to detect it directly.

közvetlenül még nem sikerült kimutatni.

It’s no small challenge.

Nem kis feladat.

Dark matter was so named because it doesn’t interact with any type of light,

Sötét anyagnak neveztük, mert nem reagál semmilyen fényre,

visible or otherwise,

sem a látható, sem más tartományban.

which means our usual observation tools

Ezért szokásos műszereink

simply don’t work when trying to observe it.

egyszerűen nem alkalmasak megfigyelésére.

But while dark matter may not be visible in the electromagnetic spectrum,

Bár semmilyen elektromágneses spektrumban nem látható a sötét anyag,

it’s still matter,

de azért anyag,

so we should be able to measure its interactions with other matter.

tehát mérhető kell legyen kölcsönhatása a többi anyaggal.

And if our current model of physics is correct,

Ha a napjainkban létező fizikai modell helyes,

billions of sub-atomic dark matter particles

akkor milliárdnyi szubatomi sötétanyag-részecske

are passing through the Earth every second.

halad át a Földön minden másodpercben.

Despite the prevalence of dark matter,

A sötét anyag nagy előfordulása ellenére

its interactions are predicted to be rare and extremely weak.

kölcsönhatásai nagyon ritkák és rendkívül gyengék.

To detect these interactions,

E kölcsönhatások észlelésére

dark matter experiments need to be incredibly sensitive.

nagyon érzékeny sötétanyag-kísérletek kellenek.

With such sensitive equipment,

Az ennyire érzékeny műszereknél

the ever-present background radiation on Earth’s surface

a földfelszíni állandó háttérsugárzás

would create so much noise in the data

annyira zajossá tenné az adatokat,

that any dark matter particles would be completely overwhelmed.

hogy teljesen elnyomnák a sötétanyag-részecskéket.

It would be like trying to hear a pin drop on a busy city street.

Olyan lenne, mint leejtett tű hangját meghallani a forgalmas utcán.

To solve this problem,

Ennek elkerülésére

scientists have had to dig deep into the Earth.

a tudósok mélyen a Föld belsejébe ástak.

Dark matter experiments are set up in specialized underground labs,

A sötétanyag-kísérleteket különleges föld alatti laborokban,

either in mines or inside mountains.

bányákban vagy hegyek belsejében végzik.

The rock that makes up the Earth’s crust works like a filter,

A földkérget alkotó sziklák szűrőként működnek:

absorbing radiation and stopping disruptive particles.

elnyelik a sugárzást, és megállítják a zavaró részecskéket.

The ultra-pure water in which the detector is suspended

Az ultra tiszta vízbe felfüggesztett érzékelő

adds an additional layer of radiation filtering.

újabb sugárzásszűrést tesz lehetővé.

This shielding ensures that only the particles scientists are looking for

Ez a védőréteg biztosítja,

hogy csak a tudósok által keresett részecskék érik el az érzékelőt.

can make their way into the detectors.

Once these particles reach an experiment’s inner vessel,

Mikor ezek a részecskék elérik a kísérleti belső edényt,

scientists have a chance of detecting them.

a tudósok esélyt kapnak az észlelésükre.

The detector media are chosen because they’re exquisitely sensitive detectors

Az érzékelő közegének megválasztásakor szempont,

hogy az érzékelők igen érzékenyek, és jól tisztíthatóknak kell lenniük.

that can be purified extremely well.

These could be a liquid noble gas,

Ez lehet folyékony nemesgáz,

germanium

germánium-

and silicon crystals,

és szilíciumkristályok,

a refrigerant,

hűtőközeg

or other materials.

vagy egyéb anyag.

When radiation interacts, it leaves tell-tale signs,

Mikor sugárzás hat rá, jelzést ad

such as light or bubbles,

fény vagy buborék formájában,

which can be picked up by the sensors inside the detector.

melyet az érzékelő belsejében a szenzor felfog.

The detector media are held in a central chamber made of glass

Az érzékelő gáz az érzékelő belsejében

or a special type of acrylic.

üveg- vagy speciális akriltartályban található.

These chambers have to be able to hold the substance inside

E tartályok bent kell tartsák az anyagot

without interacting with it

anélkül, hogy reakcióba lépnének vele,

while withstanding incredible pressure from the water outside.

mialatt ellenállnak a kinti nagy víznyomásnak.

The inner vessel is surrounded by powerful sensors

A belső edényt érzékeny szenzorok veszik körül,

designed to detect even the tiniest blips of light,

szerepük a legkisebb fényfelvillanást is észlelni,

or the sound vibrations caused by a single bubble.

még egy buborék hangjának rezgését is.

Each sensor records data 24/7,

Minden szenzor folyamatosan rögzíti az adatokat

and experiments run for months and years at a time,

a hónapokig és évekig tartó kísérlet ideje alatt,

generating terabytes of data every day.

több terabyte adatot képezve naponta.

Building dark matter detectors is as much a feat of engineering

A sötétanyag-érzékelők megépítése inkább mérnöki tudást igényel,

as it is a feat of physics.

mint fizikusi tevékenységet.

By the time an experiment is ready to start collecting data,

Mire a kísérlet adatgyűjtésre kész állapotba kerül,

years or decades of work and investment have already gone into it,

már többéves, több évtizedes munka és beruházás fekszik benne

to the tune of tens of millions of dollars.

több tízmillió dollár nagyságrendben.

As of 2017, no dark matter particles have been directly detected.

2017-ig közvetlenül még egyetlen sötétanyag-részecskét sem érzékeltek.

That’s not entirely surprising.

Ez egyáltalán nem meglepő dolog.

Physicists expect these interactions to be incredibly rare and difficult to detect.

Fizikusok szerint ez az interakció hihetetlenül ritka és bonyolult észlelni.

In the meantime,

Ez idő alatt

scientists continue to develop new technologies

tudósok új technológiákat fejlesztenek ki,

and increase detector sensitivity,

és javítják az érzékelők hatékonyságát,

closing in on where dark matter is hiding.

kinyomozzák a sötét anyag rejtekhelyét.

And when they find it,

Mikor végül megtalálják,

we’ll finally be able to bring the universe’s darkest secrets into the light.

fény derül a világegyetem legsötétebb rejtélyére.