How to build a dark matter detector - Jenna Saffin

Translator: Tun Lin Aung + 1 Reviewer: Myo Aung

မြောက်ပိုင်း Ontarionရဲ့ မြေမျက်နှာပြင် အောက် ၂ ကီလိုမီတာ ကျော်မှာ

More than two kilometers below the surface of northern Ontario,

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

အလွန်သန့်စင်တဲ့ ရေ လီတာပေါင်း ၃၄၅,၀၀၀ ထဲတွင် မျောလျက်ရှိနေတဲ့

there’s a perfect sphere.

လုံးဝကို ဝိုင်းစက်နေတဲ့ စက်လုံး ရှိပါတယ်။

It contains 3600 kilograms of liquid argon,

၎င်းထဲတွင် အာဂွန် အရည်က ၃၆၀၀ ကီလိုဂရမ် ပါဝင်လျက်

cooled to -180 degrees Celsius.

ဆယ်စီရပ် သုညအောက် ၁၈၀ ဒီဂရီ အထိတိုင် အအေးခံထားပါတယ်။

Scientists continuously monitor this chamber from above ground,

သိပ္ပံပညာရှင်တွေက မြေမြင်ထက်မှ ဒီအခန်းကို မျက်ခြည်မပြတ် စောင့်ကြည့်ရင်း

looking for a glimmer of light in the darkness.

အမှောင်ထုထဲ ဖျတ်ခနဲ လက်လာမည့် အလင်းရောင်ကို ရှာဖွေနေကြတယ်။

ဒီကနေ အ​ောက်ကိုဆင်းသွားရင်

Because down here,

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

ကမ္ဘာ့မျက်နှာပြင်အောက် နက်ရှိုင်းတဲ့ နေရာမှာ ရေဒိုင်းဝန်းရံထားလျက်၊

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

စကြဝဠာရဲ့ အဆန်းကြယ်ဆုံး အရာတစ်ခု တည်ရှိနေ​တာကို ညွှန်ပြပေးမှာမို့လို့ပါ၊

dark matter.

Dark Matter (ဒြပ်မည်း)ကိုပါ။

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

ကျုပ်တို့ မြင်နိုင်တဲ့ ဂြိုဟ်တွေ၊ ကြယ်တွေနဲ့ ကြယ်စုတွေဟာ

doesn’t create enough gravitational pull

စကြ၀ဠာရဲ့ အခုလို ကြီးမားလှတဲ့ တည်ဆောက်ပုံကို ရှင်းပြဖို့

to explain the universe’s larger structure.

လုံလောက်တဲ့ ဆွဲငင်အားကို မဖန်တီးနိုင်ကြပါဘူး။

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

သိထားရတဲ့ စကြ၀ဠာရဲ့ ၂၅%ကို Dark Matter နဲ့ ပြုလုပ်ထားကြောင်း ခန့်မှန်းရပါတယ်။

၎င်းက နေရာတိုင်းမှာ ရှိနေပေမဲ့

But despite its prevalence,

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

ခုထိတော့ ၎င်းကို ကျုပ်တို့ဟာ တိုက်ရိုက် ဖေါ်ထုတ်နိုင်စွမ်း မရှိသေးပါ။

It’s no small challenge.

ဒါ အသေးအဖွဲ စိန်ခေါ်မှု မဟုတ်ပါဘူး။

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

Dark matter လို့ ခေါ်ရခြင်းကိုက ၎င်းဟာ မြင်နိုင်အလင်း၊ တခြား ဘယ်အလင်း

visible or otherwise,

နဲ့မှ အပြန်အလှန် တုံ့ပြန်မှု မရှိလို့ပါ။

which means our usual observation tools

ဒါက ကျုပ်တို့ သုံးနေကျ ပစ္စည်းတွေနဲ့ ၎င်းကို

simply don’t work when trying to observe it.

ကြည့်ဖို့ကြိုးပမ်းရင် အလုပ်မဖြစ်နိုင်တဲ့ သဘောပါပဲ။

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

Dark Matter ကို လျှပ်စစ်သံလိုက် ရောင်စဉ်နဲ့ မမြင်ရပေမဲ့

it’s still matter,

၎င်းဟာ ရုပ်ဒြပ် ဖြစ်တာမှန်လို့

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

၎င်းနဲ့ အခြားအရာတွေရဲ့ အပြန်အလှန် တုံ့ပြန်မှုကိုတော့ တိုင်းရသင့်ပါတယ်။

And if our current model of physics is correct,

လက်ရှိ ကျုပ်တို့ရဲ့ ရူပဗေဒ သဘောတရားပုံစံသာ မှန်ရင်၊

billions of sub-atomic dark matter particles

တစ်စက္ကန့်အတွင်းမှာ Dark Matter အမှုန်တွေ

are passing through the Earth every second.

ဘီလျံပေါင်းများစွာဟာ ကမ္ဘာကို ဖြတ်သန်းနေကြပါတယ်။

Despite the prevalence of dark matter,

Dark Matter နေရာတိုင်းမှာ ရှိနေပေမဲ့၊

its interactions are predicted to be rare and extremely weak.

၎င်းရဲ့ တုံ့ပြန်သက်ရောက်မှုကို တွေ့ခဲပြီး သိပ်ကို အားနည်းမယ် ခန့်မှန်းရတယ်။

To detect these interactions,

အဲဒီလို တုံ့ပြန်တွေကို စူးစမ်းရန်

dark matter experiments need to be incredibly sensitive.

Dark Matter စမ်းသပ်မှုတွေဟာ လွန်စွာမှ အာရုံခံကောင်းဖို့ လိုအပ်ပါတယ်။

With such sensitive equipment,

အဲဒီလို အာရုံခံနိုင်တဲ့ ကရိယာတွေနဲ့

the ever-present background radiation on Earth’s surface

ကမ္ဘာပေါ်မှာ အမြဲတမ်းရှိနေတဲ့ နောက်ခံရောင်ခြည်ဖြာထွက်မှုက

would create so much noise in the data

ဒေတာထဲမှာ ဆူညံသံတွေကို ကြီးမားစွာ ဖန်တီးပေးမှာမို့လို့

that any dark matter particles would be completely overwhelmed.

Dark Matter အမှုန်တွေကို လုံးဝကို ဖမ်းမရအောင် ဆူညံမှုတွေ လွန်ကဲနေမှာပါ။

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

ဒါက လူစည်တဲ့ မြို့လမ်းပေါ်မှာ အပ်ကျသံကို နားစွင့်နေရသလို ဖြစ်ပါလိမ့်မယ်။

To solve this problem,

ဒီပြဿနာကို ဖြေရှင်းဖို့အတွက်၊

scientists have had to dig deep into the Earth.

သိပ္ပံပညာရှင်တွေဟာ မြေကြီးထဲကို နက်ရှိုင်းစွာ တူးဆွခဲ့ကြရတယ်။

Dark matter experiments are set up in specialized underground labs,

Dark Matter စမ်းသပ်ချက်တွေကို သတ္တုတွင်းတွေ သို့မဟုတ် တောင်တွေထဲက

either in mines or inside mountains.

မြေအောက်က အထူးစမ်းသပ်ခန်းတွေမှာ လုပ်ဆောင်ကြပါတယ်။

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

ကမ္ဘာ့အပေါ်ယံလွှာ ဖြစ်တဲ့ ကျောက်သားတွေက ရောင်ခြည်ကို စုပ်ယူတဲ့ ဆန်ခါလို ဖြစ်ပြီး

absorbing radiation and stopping disruptive particles.

အန္တရာယ် အမှုန်တွေကို ရပ်တန့်ပစ်လျက် ရောင်ခြည်တွေကို စုပ်ယူတတ်တယ်။

The ultra-pure water in which the detector is suspended

အာရုံခံကိရိယာကို နှစ်ထားတဲ့ အထူးသန့်ရေဟာ

adds an additional layer of radiation filtering.

ရောင်ခြည်တွေကို စစ်ထုတ်ပေးမဲ့ နောက်တစ်လွှာ အားဖြည့်ထားခြင်းပါ။

This shielding ensures that only the particles scientists are looking for

ဒီဒိုင်းစနစ်က သိပ္ပံပညာရှင်တွေ ရှာဖွေနေတဲ့ သေချာတဲ့ အမှုန်များကိုသာလျှင်

can make their way into the detectors.

အာရုံခံကိရိယာတွေထဲသို့ ဝင်ခွင့်ပြုမှာကို အာမခံပေးထားတယ်။

Once these particles reach an experiment’s inner vessel,

ဒီအမှုန်တွေက စမ်းသပ်ကိရိယာရဲ့ အတွင်း အံခွက်တစ်ခုထဲ ရောက်လာပါက

scientists have a chance of detecting them.

သိပ္ပံပညာရှင်တို့ဟာ ၎င်းကို စူးစမ်းလေ့လာခွင့် ရလာပါမယ်။

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

အာရုံခံ ကြားခံပစ္စည်းတွေကို ရွေးထားတာ သိပ်ကို အာရုံခံနိုင်စွမ်းကောင်းလို့ပါ

that can be purified extremely well.

အလွန့်အလွန်ကို သန့်စင်အောင် လုပ်ရနိုင်တဲ့ ပစ္စည်းတွေပါ။

These could be a liquid noble gas,

ဒါတွေက အရည်ဖြစ်နေတဲ့ အဆင့်မြင့် ဓာတ်ငွေ့ ရယ်၊

germanium

germanium နဲ့

and silicon crystals,

silicon ပုံဆောင်ခဲရယ်၊

a refrigerant,

အေးခဲပစ္စည်းတွေနဲ့

or other materials.

အခြား အရာတွေဖြစ်နိုင်ပါတယ်။

When radiation interacts, it leaves tell-tale signs,

ရောင်ခြည်က ထိတွေ့တုံ့ပြန်တဲ့အခါ အလင်း သို့မဟုတ် ပူစီဖောင်းလို

such as light or bubbles,

ထင်ရှားတဲ့ လက္ခဏာတွေ ပြသပါတယ်။

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

ယင်းတို့ကို အာရုံခံစက်အတွင်းက အာရုံခံကိရိယာများက ဖမ်းယူနိုင်ပါတယ်။

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

အာရုံခံစက် ကြားခံတွေအဖြစ် ဖန် သို့မဟုတ် အထူးပုံစံနဲ့ ပြုလုပ်တဲ့

or a special type of acrylic.

Acrylic ဓာတုပစ္စည်းကို ပင်မခန်းမှာ ထားပါတယ်။

These chambers have to be able to hold the substance inside

ဒီအခန်းတွေကို အတွင်းထဲက ပစ္စည်းတွေကို ၎င်တို့းနဲ့ တုံ့ပြန်မှု

without interacting with it

မပြုလုပ်နိုင်အောင် ပြုလုပ်ထားရပြီး

while withstanding incredible pressure from the water outside.

အပြင်မှာ ရှိနေတဲ့ ရေထုကြီးရဲ့ အံ့ဘွယ် ဖိအားပေးမှုကို ခံနိုင်ဖို့လည်း လိုတယ်။

The inner vessel is surrounded by powerful sensors

အတွင်းပိုင်း အိုးကို အားကောင်းတဲ့ အာရုံခံ စက်မျာက ဝန်းရံထားပြီး

designed to detect even the tiniest blips of light,

ရေးရေးလေးမျှပင် ဖြစ်စေ အလင်းထွက်မှုကို ဒါမှမဟုတ် ပူပေါင်း တစ်ခုတည်းမှ

or the sound vibrations caused by a single bubble.

ထွက်လာမယ့် အသံ လှုပ်ခါမှုများကို အာရုံခံဖို့ ပုံစံထုတ်ထားတယ်။

Each sensor records data 24/7,

အာရုံခံကိရိယာ တိုင်းက မရပ်မနား ဒေတာကို မှတ်တမ်းတင်ပြီး

and experiments run for months and years at a time,

နေ့စဉ် ဒေတာ terabytes သန်းပေါင်းများစွာ စုစည်းနိုင်တဲ့ စမ်းသပ်ချက်တွေကို

generating terabytes of data every day.

လများ၊ နှစ်များထိ ကြာအောင် လုပ်ဆောင်ရပါတယ်။

Building dark matter detectors is as much a feat of engineering

Dark Matter အာရုံခံစက် တည်ဆောက်ခြင်းက အင်္ဂျင်နီယာပညာရပ်ရဲ့ မဟာအောင်ပွဲဖြစ်သလို

as it is a feat of physics.

ရူပဗေဒ ပညာရပ်ရဲ့အောင်မြင်မှုလည်းဖြစ်ပါတယ်။

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

စမ်းသပ်ချက်က ဒေတာ စုစည်းမှုကို စဖို့ အသင့်ဖြစ်ချိန်မှာတော့

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

ဒေါ်လာ သန်းဆယ်ချီသော ပမာဏနီးပါးထိ လုပ်အားနဲ့ ရင်းနှီးမြုပ်နှံမှုကို

to the tune of tens of millions of dollars.

နှစ်များစွာ သို့မဟုတ် ဆယ်စုနှစ်များစွာ ၎င်းထဲကို မြှုပ်နှံပြီးသွားပါပြီ။

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

၂၀၁၇ အထိ Dark Matter အမှုန်ကို တိုက်ရိုက် အာရုံခံမိခဲ့တာ မရှိပါ။

That’s not entirely surprising.

ဒါဟာ လုံး၀ အံဩစရာမရှိပါဘူး။

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

ရူပ ပညာရှင်တွေက ဒီတုံ့ပြန်သက်ရောက်မှုတွေဟာ ဖြစ်ခဲလို့ အာရုံခံရခက်ကြောင်း ကြိုသိပါတယ်။

In the meantime,

ယင်း အတောအတွင်းမှာ၊

scientists continue to develop new technologies

သိပ္ပံပညာရှင်တွေ နည်းပညာသစ်တွေ ဖွံ့ဖြိုးအောင်နဲ့ အာရုံခံစက်ရဲ့

and increase detector sensitivity,

အာရုံခံနိုင်စွမ်းကို တိုးချဲ့ဖို့ ကြိုးစားနေရင်း

closing in on where dark matter is hiding.

Dark Matter ပုန်းနေတဲ့ နေရာနဲ့ နီးစပ်ဖို့ အားထုတ်နေကြတယ်။

And when they find it,

အဲဒါကို သူတို့ တွေ့တော့၊

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

စကြ၀ဠာရဲ့ အမည်းနက်ဆုံး လျှို့ဝှက်ချက်ကို နောက်ဆုံးမှာတော့ ရှင်းပြလာနိုင်ကြမှာပါ။