How to build a dark matter detector - Jenna Saffin

328,308 views ・ 2018-05-01

TED-Ed


Proszę kliknąć dwukrotnie na poniższe angielskie napisy, aby odtworzyć film.

Tłumaczenie: Marta Konieczna Korekta: Barbara Guzik
00:09
More than two kilometers below the surface of northern Ontario,
0
9476
3108
Nieco ponad dwa kilometry pod powierzchnią północnego Ontario,
00:12
suspended in 345,000 liters of ultra-pure water,
1
12584
6120
zawieszona w 345 000 litrów ultraczystej wody
00:18
there’s a perfect sphere.
2
18704
1951
znajduje się idealna sfera.
00:20
It contains 3600 kilograms of liquid argon,
3
20655
3560
Zawiera 3600 kilogramów płynnego argonu
00:24
cooled to -180 degrees Celsius.
4
24215
4030
schłodzonego do -180 stopni Celsjusza.
00:28
Scientists continuously monitor this chamber from above ground,
5
28245
3861
Naukowcy nieustannie monitorują tę komorę z powierzchni,
00:32
looking for a glimmer of light in the darkness.
6
32106
2979
szukając najmniejszej iskierki światła w ciemnościach.
00:35
Because down here,
7
35085
1199
Ponieważ tam na dole,
00:36
deep beneath the Earth’s surface and cocooned in a watery shield,
8
36284
3561
głęboko pod ziemią, otoczone warstwą wody,
00:39
that light would indicate the presence of one of the universe’s greatest mysteries:
9
39845
4964
światło to wykazałoby obecność jednej z największych tajemnic wszechświata:
00:44
dark matter.
10
44809
1411
ciemnej materii.
00:46
All the matter we can see, planets, stars and galaxies,
11
46220
3795
Cała widoczna materia: planety, gwiazdy i galaktyki,
00:50
doesn’t create enough gravitational pull
12
50015
2750
nie tworzy wystarczającej siły grawitacji,
00:52
to explain the universe’s larger structure.
13
52765
3112
żeby wyjaśnić budowę znacznej części wszechświata.
00:55
It’s dark matter, which is estimated to make up 25% of the known universe.
14
55877
5189
To ciemna materia, która szacunkowo tworzy 25% znanego wszechświata.
01:01
But despite its prevalence,
15
61066
1358
Ale pomimo jej wielkości,
01:02
so far we haven’t been able to detect it directly.
16
62424
3291
jak dotąd nie udało nam się wykryć jej bezpośrednio.
01:05
It’s no small challenge.
17
65715
1770
To spore wyzwanie.
01:07
Dark matter was so named because it doesn’t interact with any type of light,
18
67485
4112
Ciemna materia zawdzięcza swoją nazwę temu, że nie reaguje z żadnym światłem,
01:11
visible or otherwise,
19
71597
2098
widzialnym czy niewidzialnym,
01:13
which means our usual observation tools
20
73695
2081
przez co nasze narzędzia obserwacyjne
01:15
simply don’t work when trying to observe it.
21
75776
2562
są nieprzydatne w jej poszukiwaniach.
01:18
But while dark matter may not be visible in the electromagnetic spectrum,
22
78338
3471
Choć ciemna materia może nie być widoczna w spektrum elektromagnetycznym,
01:21
it’s still matter,
23
81809
1545
to wciąż materia,
01:23
so we should be able to measure its interactions with other matter.
24
83354
3590
więc powinniśmy móc zmierzyć jej interakcje z inną materią.
01:26
And if our current model of physics is correct,
25
86944
2384
Jeżeli obecny model fizyki jest poprawny,
01:29
billions of sub-atomic dark matter particles
26
89328
2738
miliardy subatomowych cząstek ciemnej materii
01:32
are passing through the Earth every second.
27
92066
2697
przelatują przez Ziemię każdej sekundy.
01:34
Despite the prevalence of dark matter,
28
94763
1843
Chociaż jest ich ogrom,
01:36
its interactions are predicted to be rare and extremely weak.
29
96606
3828
interakcje z nimi są rzadkie i bardzo słabe.
01:40
To detect these interactions,
30
100434
1501
Żeby je wykryć,
01:41
dark matter experiments need to be incredibly sensitive.
31
101935
3701
eksperymenty z ciemną materią muszą być niezwykle czułe.
01:45
With such sensitive equipment,
32
105636
1778
Przy tak czułych narzędziach
01:47
the ever-present background radiation on Earth’s surface
33
107414
3322
nieustanne promieniowanie tła, obecne na powierzchni Ziemi,
01:50
would create so much noise in the data
34
110736
2230
wytworzyłoby tyle zakłóceń w danych,
01:52
that any dark matter particles would be completely overwhelmed.
35
112966
3469
że wszelkie cząsteczki ciemnej materii zostałyby kompletnie zagłuszone.
01:56
It would be like trying to hear a pin drop on a busy city street.
36
116435
3841
Niczym odgłos spadającej szpilki na ruchliwej ulicy.
02:00
To solve this problem,
37
120276
1420
Żeby rozwiązać ten problem,
02:01
scientists have had to dig deep into the Earth.
38
121696
3058
naukowcy musieli dostać się głęboko pod ziemię.
02:04
Dark matter experiments are set up in specialized underground labs,
39
124754
4192
Badania ciemnej materii przeprowadza się w specjalnych podziemnych laboratoriach,
02:08
either in mines or inside mountains.
40
128946
2470
w kopalniach lub wewnątrz gór.
02:11
The rock that makes up the Earth’s crust works like a filter,
41
131416
3801
Skała tworząca skorupę ziemską działa niczym filtr
02:15
absorbing radiation and stopping disruptive particles.
42
135217
3493
pochłaniający promieniowanie i zatrzymujący przeszkadzające cząsteczki.
02:18
The ultra-pure water in which the detector is suspended
43
138710
3485
Ultraczysta woda, w której znajduje się wykrywacz,
02:22
adds an additional layer of radiation filtering.
44
142195
2920
tworzy kolejną warstwę filtrującą promieniowanie.
02:25
This shielding ensures that only the particles scientists are looking for
45
145115
3979
Te zabezpieczenia sprawiają, że tylko cząstki interesujące naukowców
02:29
can make their way into the detectors.
46
149094
2810
docierają do wykrywaczy.
02:31
Once these particles reach an experiment’s inner vessel,
47
151904
3082
Kiedy cząstki docierają do wewnętrznej komory,
02:34
scientists have a chance of detecting them.
48
154986
2679
naukowcy mają szansę je wykryć.
02:37
The detector media are chosen because they’re exquisitely sensitive detectors
49
157665
3810
W wykrywaczu znajdują się niesamowicie czułe substancje,
02:41
that can be purified extremely well.
50
161475
2471
które można doskonale oczyścić.
02:43
These could be a liquid noble gas,
51
163946
2020
Może być to płynny gaz szlachetny,
02:45
germanium
52
165966
788
pierwiastek german,
02:46
and silicon crystals,
53
166754
1440
kryształy krzemu,
02:48
a refrigerant,
54
168194
1011
chłodziwo
02:49
or other materials.
55
169205
1519
i inne substancje.
02:50
When radiation interacts, it leaves tell-tale signs,
56
170724
2921
Kiedy promieniowanie reaguje, pozostawia charakterystyczny ślad,
02:53
such as light or bubbles,
57
173645
1752
taki jak światło czy bąbelki,
02:55
which can be picked up by the sensors inside the detector.
58
175397
3118
które mogą być uchwycone przez wykrywacz.
02:58
The detector media are held in a central chamber made of glass
59
178515
3460
Substancje w wykrywaczu są trzymane w centralnej komorze ze szkła
03:01
or a special type of acrylic.
60
181975
2019
lub specjalnego akrylu.
03:03
These chambers have to be able to hold the substance inside
61
183994
2909
Komory te muszą utrzymać je w środku,
03:06
without interacting with it
62
186903
1763
bez wywoływania interakcji,
03:08
while withstanding incredible pressure from the water outside.
63
188666
3760
wytrzymując niesamowite ciśnienie wody dookoła.
03:12
The inner vessel is surrounded by powerful sensors
64
192426
2989
Wewnętrzny zbiornik jest otoczony mocnymi czujnikami,
03:15
designed to detect even the tiniest blips of light,
65
195415
3230
które są w stanie wykryć najmniejszy błysk światła
03:18
or the sound vibrations caused by a single bubble.
66
198645
3320
lub odgłos wibracji spowodowany przez pojedynczy bąbelek.
03:21
Each sensor records data 24/7,
67
201965
3121
Każdy czujnik zbiera dane całą dobę,
03:25
and experiments run for months and years at a time,
68
205086
3507
eksperymenty trwają miesiące, a nawet lata,
03:28
generating terabytes of data every day.
69
208593
2814
zbierając terabajty danych każdego dnia.
03:31
Building dark matter detectors is as much a feat of engineering
70
211407
3828
Stworzenie takich wykrywaczy jest nie tylko osiągnięciem inżynieryjnym,
03:35
as it is a feat of physics.
71
215235
2009
ale i osiągnięciem fizyki.
03:37
By the time an experiment is ready to start collecting data,
72
217244
2950
Zanim można było zbierać dane w tym eksperymencie,
03:40
years or decades of work and investment have already gone into it,
73
220194
4291
upłynęły dekady ciężkiej pracy oraz inwestycji,
03:44
to the tune of tens of millions of dollars.
74
224485
3021
sięgające dziesiątek milionów dolarów.
03:47
As of 2017, no dark matter particles have been directly detected.
75
227506
5870
Na rok 2017 nie wykryto jeszcze bezpośrednio cząstek ciemnej materii.
03:53
That’s not entirely surprising.
76
233376
1759
Nie jest to zaskakujące.
03:55
Physicists expect these interactions to be incredibly rare and difficult to detect.
77
235135
4980
Fizycy zakładają, że takie interakcje są niezwykle rzadkie i trudne do wykrycia.
04:00
In the meantime,
78
240115
1140
W międzyczasie
04:01
scientists continue to develop new technologies
79
241255
2870
naukowcy starają się rozwijać nowe technologie
i zwiększać czułość wykrywaczy,
04:04
and increase detector sensitivity,
80
244125
2010
04:06
closing in on where dark matter is hiding.
81
246135
2993
zbliżając się coraz bardziej tam, gdzie kryje się ciemna materia.
04:09
And when they find it,
82
249128
1136
Kiedy wreszcie ją odnajdą,
04:10
we’ll finally be able to bring the universe’s darkest secrets into the light.
83
250264
5361
w końcu wyciągniemy najmroczniejszy sekret kosmosu na światło dzienne.
O tej stronie

Na tej stronie poznasz filmy z YouTube, które są przydatne do nauki języka angielskiego. Zobaczysz lekcje angielskiego prowadzone przez najlepszych nauczycieli z całego świata. Kliknij dwukrotnie na angielskie napisy wyświetlane na stronie każdego filmu, aby odtworzyć film od tego miejsca. Napisy przewijają się synchronicznie z odtwarzaniem filmu. Jeśli masz jakieś uwagi lub prośby, skontaktuj się z nami za pomocą formularza kontaktowego.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7