Could we create dark matter? - Rolf Landua

Fordító: Reka Lorinczy Lektor: Péter Pallós

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

Az Univerzum 85%-át rejtélyes anyag alkotja.

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

Nem tudjuk, miből van, ezért sötét anyagnak nevezzük.

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

Jelenlétére csak a galaxisokra és égitestekre gyakorolt

on galaxies and other celestial objects.

gravitációs hatásából következtethetünk.

We've yet to directly observe dark matter,

Még hátra van a sötét anyag közvetlen megfigyelése,

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

de a tudósok elméleteket dolgoznak ki az előállítására

in the most powerful particle collider in the world.

a világ legerősebb részecskeütköztetőjében.

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

A nagy hadronütköztető vagy LHC 27 km hosszú,

in Geneva, Switzerland.

és Genfben, Svájcban található.

So how would that work?

Hogyan működik?

In the LHC, two proton beams move in opposite directions

Az LHC-ban két protonnyaláb halad ellentétes irányban,

and are accelerated to near the speed of light.

és közel fénysebességig gyorsítjuk őket.

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

4 ütközési pontban a nyalábok keresztezik egymást, és protonok ütköznek egymással.

Protons are made of much smaller components called quarks and gluons

A protonok sokkal kisebb összetevőkből állnak: ezek a kvarkok és gluonok.

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

A hagyományos ütközések során két proton halad át egymáson

without any significant outcome.

különösebb hatás nélkül.

However, in about one in a million collisions,

De minden milliomodik ütközésnél

two components hit each other so violently,

olyan durván ütköznek a részecskék,

that most of the collision energy is set free

hogy nagy ütközési energia szabadul fel,

producing thousands of new particles.

és több ezer új részecske keletkezik.

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

Csak ilyen ütközések során keletkezhetnek

like the theorized dark matter, can be produced.

az elméletből ismert sötét anyag masszív részecskéi.

The collision points are surrounded by detectors

Az ütközési pontok körül detektorok helyezkednek el,

containing about 100 million sensors.

melyekben kb. 100 millió érzékelő található.

Like huge three-dimensional cameras,

Mint nagy háromdimenziós kamerák

they gather information on those new particles,

rögzítik az információt ezekről az új részecskékről:

including their trajectory,

pályájukat,

electrical charge,

töltésüket,

and energy.

és energiájukat.

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

Feldolgozás után a számítógép megjeleníti a képet az ütközésről.

Each line is the path of a different particle,

Minden vonal egy-egy részecske nyomvonala,

and different types of particles are color-coded.

a különböző típusú részecskéket eltérő szín jelzi.

Data from the detectors allows scientists to determine

A tudósok a detektorok adataiból határozzák meg

what each of these particles is,

a részecskék fajtáját:

things like photons and electrons.

hogy fotonokról vagy elektronokról van szó.

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

A detektorok másodpercenként milliárd felvételt készítenek az ütközésről,

to find signs of extremely rare massive particles.

hogy felfedezzék a különösen ritka masszív részecskék jeleit.

To add to the difficulty,

Csak nehezíti a helyzetet,

the particles we're looking for may be unstable

hogy lehet, a keresett részecskék nem stabilak,

and decay into more familiar particles before reaching the sensors.

és ismert részecskékre bomlanak, mielőtt elérik az érzékelőket.

Take, for example, the Higgs boson,

Vegyük például az elméletileg rég ismert Higgs-bozont,

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

melyet 2012 előtt nem mutattak ki.

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

Egy a tízmilliárdhoz az esélye annak, hogy ütközéskor Higgs-bozon keletkezzen,

and it only lasts for a tiny fraction of a second

és az is csak a másodperc tört részéig létezik,

before decaying.

mielőtt elbomlik.

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

Tudósok elméleti modelleket dolgoztak ki, hogy mit keressenek.

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

Úgy gondolták, hogy Higgsek néha két fotonra bomlanak.

So they first examined only the high-energy events

Ezért először csak a nagy energiájú eseményeket elemezték,

that included two photons.

melyek két fotont tartalmaztak.

But there's a problem here.

De van itt egy kis bökkenő.

There are innumerable particle interactions

Megszámlálhatatlan részecske-kölcsönhatás létezik,

that can produce two random photons.

mely során két véletlen foton keletkezik.

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

Hogy különböztessük meg a Higgseket a többitől?

The answer is mass.

A tömegük alapján.

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

A detektorok adatai lehetővé tették a tudósoknak, hogy visszalépjenek egyet,

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

és meghatározzák a két foton elődjének tömegét, bármi volt is az.

They put that mass value into a graph

Grafikonon ábrázolták a tömegek nagyságát,

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

és e folyamatot megismételték az összes kétfotonos eseményre.

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

Az események nagy többsége csak véletlenfoton-megfigyelés.

what scientists call background events.

Ezt a tudósok háttéreseménynek nevezik.

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

Mikor Higgs-bozon keletkezik és lebomlik két fotonná,

the mass always comes out to be the same.

akkor a tömeg mindig állandó marad.

Therefore, the tell-tale sign of the Higgs boson

Tehát Higgs-bozon jelenlétére utaló jel

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

a háttérgörbén megjelenő kis pukli.

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

Több milliárd megfigyelésenként jelenik meg egy ilyen pukli,

and it's only considered a meaningful result

s jelentőségteljes eredményt akkor jelent,

if that bump becomes significantly higher than the background.

ha a pukli szignifikánsan kitűnik a háttérből.

In the case of the Higgs boson,

A Higgs-bozon esetében

the scientists at the LHC announced their groundbreaking result

az LHC tudósai már akkor áttörő eredményről számoltak be ,

when there was only a one in 3 million chance

amikor egy a hárommillióhoz volt az esélye,

this bump could have appeared by a statistical fluke.

hogy a megjelent pukli csak statisztikai véletlen lenne.

So back to the dark matter.

Térjünk vissza sötét anyaghoz.

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

Ha az LHC-ben található protonoknak van elég energiájuk a létrehozásához,

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

akkor megjelenése még a Higgs-bozonénál is ritkább.

So it takes quadrillions of collisions combined with theoretical models

Tehát sok billiárd ütközésre van szükség az elméleti modellen túlmenően,

to even start to look.

hogy érdemes legyen a figyeléshez hozzálátni.

That's what the LHC is currently doing.

Éppen ennek megvalósításán dolgoznak az LHC-ben.

By generating a mountain of data,

Rengeteg adatot létrehozva reméljük,

we're hoping to find more tiny bumps in graphs

hogy több kisebb puklit találunk a grafikonokon,

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

melyek a sötét anyaghoz hasonló ismeretlen részecskékre utalnak.

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

Vagy az is lehet, hogy nem sötét anyagot találunk,

but something else

hanem valami egészen mást,

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

ami teljesen átformálja eddigi ismereteinket az univerzum működéséről.

That's part of the fun at this point.

Ez a szórakoztató benne.

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

Fogalmunk sincs, hogy mit fogunk találni.