How to build a dark matter detector - Jenna Saffin

Traduttore: Martina Demurtas Revisore: Cristina Bufi-Pöcksteiner

["Non date per scontato che pensiamo di sapere tutta la storia.

Ricercate la materia oscura, qualunque campo vogliate esplorare."

Nathan Wolfe.]

More than two kilometers below the surface of northern Ontario,

Più di due chilometri sotto la superficie dell'Ontario settentrionale,

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

sospesa in 345.000 litri di acqua ultrapura,

there’s a perfect sphere.

c'è una sfera perfetta.

It contains 3600 kilograms of liquid argon,

Contiene 3.600 chilogrammi di argon liquido,

cooled to -180 degrees Celsius.

raffreddato a -180°C.

Scientists continuously monitor this chamber from above ground,

Gli scienziati, da qui in superficie, monitorano continuamente questa camera,

looking for a glimmer of light in the darkness.

cercando un barlume di luce nell'oscurità.

Perché qui sotto,

Because down here,

nelle profondità terrestri, protetta da uno scudo di acqua,

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

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

quella luce indicherebbe la presenza di uno dei maggiori misteri dell'universo:

dark matter.

la materia oscura.

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

Tutta la materia che vediamo - i pianeti, le stelle e le galassie -

doesn’t create enough gravitational pull

non crea abbastanza forza gravitazionale

to explain the universe’s larger structure.

da spiegare la struttura così vasta dell'universo.

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

È la materia oscura, che si stima componga il 25% dell'universo conosciuto.

Nonostante la sua diffusione,

But despite its prevalence,

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

ad oggi non siamo riusciti a rilevarla direttamente.

It’s no small challenge.

Non è una sfida semplice:

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

la materia oscura è chiamata così

perché non interagisce con alcun tipo di luce,

visible or otherwise,

visibile o no;

which means our usual observation tools

ciò significa che gli strumenti di osservazione classici

simply don’t work when trying to observe it.

non rilevano nulla quando cerchiamo di osservarla.

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

Ma benché nello spettro elettromagnetico la materia oscura non sia visibile,

it’s still matter,

è comunque materia,

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

pertanto dovremmo poter misurare le sue interazioni con altra materia.

And if our current model of physics is correct,

E se il nostro modello fisico attuale è corretto,

billions of sub-atomic dark matter particles

miliardi di particelle sub-atomiche di materia oscura

are passing through the Earth every second.

attraversano la Terra ogni secondo.

Despite the prevalence of dark matter,

Nonostante la prevalenza della materia oscura,

its interactions are predicted to be rare and extremely weak.

si prevede che le sue interazioni siano rare ed estremamente deboli.

To detect these interactions,

Per rilevare queste interazioni,

dark matter experiments need to be incredibly sensitive.

gli esperimenti sulla materia oscura devono essere incredibilmente sensibili.

With such sensitive equipment,

Con uno strumento così sensibile,

the ever-present background radiation on Earth’s surface

la radiazione di fondo, sempre presente in superficie,

would create so much noise in the data

creerebbe tanto rumore di fondo nei dati

that any dark matter particles would be completely overwhelmed.

che ogni molecola di materia oscura sarebbe completamente coperta.

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

Sarebbe come cercare di sentire uno spillo caduto in una città trafficata.

To solve this problem,

Per risolvere questo problema,

scientists have had to dig deep into the Earth.

gli scienziati hanno scavato nella profondità della Terra.

Dark matter experiments are set up in specialized underground labs,

Gli esperimenti sulla materia oscura sono sottoterra, in laboratori dedicati,

either in mines or inside mountains.

in miniere o all'interno di montagne.

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

La roccia che compone la crosta terrestre funziona come un filtro,

che assorbe radiazioni e blocca le particelle perturbanti.

absorbing radiation and stopping disruptive particles.

The ultra-pure water in which the detector is suspended

L'acqua ultrapura in cui è sospeso il rilevatore

adds an additional layer of radiation filtering.

aggiunge un ulteriore livello di filtraggio dalle radiazioni.

This shielding ensures that only the particles scientists are looking for

Questa schermatura assicura che solo le particelle cercate dagli scienziati

can make their way into the detectors.

arrivino nei rilevatori.

Once these particles reach an experiment’s inner vessel,

Quando queste particelle raggiungono un contenitore interno,

scientists have a chance of detecting them.

gli scienziati hanno la possibilità di rilevarle.

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

I mezzi del rivelatore sono scelti poiché sono rivelatori altamente sensibili

that can be purified extremely well.

e che si possono purificare estremamente bene.

These could be a liquid noble gas,

Possono essere gas nobili in forma liquida,

germanium

germanio e cristalli di silicone,

and silicon crystals,

a refrigerant,

un refrigerante,

or other materials.

o altri materiali.

When radiation interacts, it leaves tell-tale signs,

Quando la radiazione interagisce, lascia segnali rivelatori,

such as light or bubbles,

come la luce o le bolle,

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

che possono essere captati dai sensori all'interno del rilevatore.

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

I mezzi del rilevatore si trovano in una camera centrale,

or a special type of acrylic.

di vetro o di acrilico speciale.

These chambers have to be able to hold the substance inside

Queste camere devono essere in grado di contenere la sostanza all'interno

without interacting with it

senza interagirvi,

while withstanding incredible pressure from the water outside.

e devono anche sopportare l'elevata pressione esterna dell'acqua.

The inner vessel is surrounded by powerful sensors

Il contenitore interno è circondato da potenti sensori,

designed to detect even the tiniest blips of light,

progettati per rilevare il più piccolo segnale di luce,

or the sound vibrations caused by a single bubble.

o le vibrazioni sonore causate da una singola bolla.

Each sensor records data 24/7,

Ogni sensore registra i dati 24 ore al giorno, ogni giorno,

and experiments run for months and years at a time,

e gli esperimenti proseguono per mesi ed anni,

generating terabytes of data every day.

generando terabyte di dati, ogni giorno.

Building dark matter detectors is as much a feat of engineering

La costruzione di rilevatori di materia oscura

è un'impresa di ingegneria e di fisica.

as it is a feat of physics.

Quando un esperimento è pronto per iniziare la raccolta di dati,

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

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

sono già stati spesi anni, o decenni, di lavoro e investimenti,

to the tune of tens of millions of dollars.

per decine di milioni di dollari.

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

Ad oggi, 2017, nessuna particella di materia oscura è rilevata direttamente.

That’s not entirely surprising.

Questo non è una sorpresa.

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

I fisici sanno che queste interazioni sono molto rare, e difficili da rilevare.

In the meantime,

Nel frattempo,

scientists continue to develop new technologies

gli scienziati continuano a sviluppare nuove tecnologie,

and increase detector sensitivity,

migliorando la sensibilità dei rilevatori,

closing in on where dark matter is hiding.

restringendo il campo dove la materia oscura può nascondersi.

And when they find it,

E quando la troveranno,

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

potremo finalmente portare alla luce i segreti più oscuri dell'universo.

Sei interessato a sapere di più sulla materia oscura?

Guarda questi video e sonda la profondità più oscura dell'universo.