How to build a dark matter detector - Jenna Saffin

Tłumaczenie: Marta Konieczna Korekta: Barbara Guzik

More than two kilometers below the surface of northern Ontario,

Nieco ponad dwa kilometry pod powierzchnią północnego Ontario,

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

zawieszona w 345 000 litrów ultraczystej wody

there’s a perfect sphere.

znajduje się idealna sfera.

It contains 3600 kilograms of liquid argon,

Zawiera 3600 kilogramów płynnego argonu

cooled to -180 degrees Celsius.

schłodzonego do -180 stopni Celsjusza.

Scientists continuously monitor this chamber from above ground,

Naukowcy nieustannie monitorują tę komorę z powierzchni,

looking for a glimmer of light in the darkness.

szukając najmniejszej iskierki światła w ciemnościach.

Because down here,

Ponieważ tam na dole,

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

głęboko pod ziemią, otoczone warstwą wody,

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

światło to wykazałoby obecność jednej z największych tajemnic wszechświata:

dark matter.

ciemnej materii.

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

Cała widoczna materia: planety, gwiazdy i galaktyki,

doesn’t create enough gravitational pull

nie tworzy wystarczającej siły grawitacji,

to explain the universe’s larger structure.

żeby wyjaśnić budowę znacznej części wszechświata.

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

To ciemna materia, która szacunkowo tworzy 25% znanego wszechświata.

But despite its prevalence,

Ale pomimo jej wielkości,

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

jak dotąd nie udało nam się wykryć jej bezpośrednio.

It’s no small challenge.

To spore wyzwanie.

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

Ciemna materia zawdzięcza swoją nazwę temu, że nie reaguje z żadnym światłem,

visible or otherwise,

widzialnym czy niewidzialnym,

which means our usual observation tools

przez co nasze narzędzia obserwacyjne

simply don’t work when trying to observe it.

są nieprzydatne w jej poszukiwaniach.

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

Choć ciemna materia może nie być widoczna w spektrum elektromagnetycznym,

it’s still matter,

to wciąż materia,

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

więc powinniśmy móc zmierzyć jej interakcje z inną materią.

And if our current model of physics is correct,

Jeżeli obecny model fizyki jest poprawny,

billions of sub-atomic dark matter particles

miliardy subatomowych cząstek ciemnej materii

are passing through the Earth every second.

przelatują przez Ziemię każdej sekundy.

Despite the prevalence of dark matter,

Chociaż jest ich ogrom,

its interactions are predicted to be rare and extremely weak.

interakcje z nimi są rzadkie i bardzo słabe.

To detect these interactions,

Żeby je wykryć,

dark matter experiments need to be incredibly sensitive.

eksperymenty z ciemną materią muszą być niezwykle czułe.

With such sensitive equipment,

Przy tak czułych narzędziach

the ever-present background radiation on Earth’s surface

nieustanne promieniowanie tła, obecne na powierzchni Ziemi,

would create so much noise in the data

wytworzyłoby tyle zakłóceń w danych,

that any dark matter particles would be completely overwhelmed.

że wszelkie cząsteczki ciemnej materii zostałyby kompletnie zagłuszone.

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

Niczym odgłos spadającej szpilki na ruchliwej ulicy.

To solve this problem,

Żeby rozwiązać ten problem,

scientists have had to dig deep into the Earth.

naukowcy musieli dostać się głęboko pod ziemię.

Dark matter experiments are set up in specialized underground labs,

Badania ciemnej materii przeprowadza się w specjalnych podziemnych laboratoriach,

either in mines or inside mountains.

w kopalniach lub wewnątrz gór.

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

Skała tworząca skorupę ziemską działa niczym filtr

absorbing radiation and stopping disruptive particles.

pochłaniający promieniowanie i zatrzymujący przeszkadzające cząsteczki.

The ultra-pure water in which the detector is suspended

Ultraczysta woda, w której znajduje się wykrywacz,

adds an additional layer of radiation filtering.

tworzy kolejną warstwę filtrującą promieniowanie.

This shielding ensures that only the particles scientists are looking for

Te zabezpieczenia sprawiają, że tylko cząstki interesujące naukowców

can make their way into the detectors.

docierają do wykrywaczy.

Once these particles reach an experiment’s inner vessel,

Kiedy cząstki docierają do wewnętrznej komory,

scientists have a chance of detecting them.

naukowcy mają szansę je wykryć.

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

W wykrywaczu znajdują się niesamowicie czułe substancje,

that can be purified extremely well.

które można doskonale oczyścić.

These could be a liquid noble gas,

Może być to płynny gaz szlachetny,

germanium

pierwiastek german,

and silicon crystals,

kryształy krzemu,

a refrigerant,

chłodziwo

or other materials.

i inne substancje.

When radiation interacts, it leaves tell-tale signs,

Kiedy promieniowanie reaguje, pozostawia charakterystyczny ślad,

such as light or bubbles,

taki jak światło czy bąbelki,

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

które mogą być uchwycone przez wykrywacz.

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

Substancje w wykrywaczu są trzymane w centralnej komorze ze szkła

or a special type of acrylic.

lub specjalnego akrylu.

These chambers have to be able to hold the substance inside

Komory te muszą utrzymać je w środku,

without interacting with it

bez wywoływania interakcji,

while withstanding incredible pressure from the water outside.

wytrzymując niesamowite ciśnienie wody dookoła.

The inner vessel is surrounded by powerful sensors

Wewnętrzny zbiornik jest otoczony mocnymi czujnikami,

designed to detect even the tiniest blips of light,

które są w stanie wykryć najmniejszy błysk światła

or the sound vibrations caused by a single bubble.

lub odgłos wibracji spowodowany przez pojedynczy bąbelek.

Each sensor records data 24/7,

Każdy czujnik zbiera dane całą dobę,

and experiments run for months and years at a time,

eksperymenty trwają miesiące, a nawet lata,

generating terabytes of data every day.

zbierając terabajty danych każdego dnia.

Building dark matter detectors is as much a feat of engineering

Stworzenie takich wykrywaczy jest nie tylko osiągnięciem inżynieryjnym,

as it is a feat of physics.

ale i osiągnięciem fizyki.

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

Zanim można było zbierać dane w tym eksperymencie,

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

upłynęły dekady ciężkiej pracy oraz inwestycji,

to the tune of tens of millions of dollars.

sięgające dziesiątek milionów dolarów.

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

Na rok 2017 nie wykryto jeszcze bezpośrednio cząstek ciemnej materii.

That’s not entirely surprising.

Nie jest to zaskakujące.

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

Fizycy zakładają, że takie interakcje są niezwykle rzadkie i trudne do wykrycia.

In the meantime,

W międzyczasie

scientists continue to develop new technologies

naukowcy starają się rozwijać nowe technologie

i zwiększać czułość wykrywaczy,

and increase detector sensitivity,

closing in on where dark matter is hiding.

zbliżając się coraz bardziej tam, gdzie kryje się ciemna materia.

And when they find it,

Kiedy wreszcie ją odnajdą,

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

w końcu wyciągniemy najmroczniejszy sekret kosmosu na światło dzienne.