How to build a dark matter detector - Jenna Saffin

Prevodilac: Tijana Mihajlović Lektor: Mirjana Čutura

More than two kilometers below the surface of northern Ontario,

Више од два километра испод површине северног Онтарија,

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

учвршћена у 345 000 литара крајње чисте воде,

there’s a perfect sphere.

налази се савршена сфера.

It contains 3600 kilograms of liquid argon,

Садржи 3 600 килограма течног аргона

cooled to -180 degrees Celsius.

чија је температура снижена на -180 степени целзијуса.

Scientists continuously monitor this chamber from above ground,

Научници константно надгледају ову комору са површине земље,

looking for a glimmer of light in the darkness.

тражећи и најмање светлуцање у мраку.

Јер овде доле,

Because down here,

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

дубоко испод земљине површине и учаурено у воденом заштитном слоју,

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

то светло може да укаже на присуство једне од највећих мистерија универзума:

dark matter.

тамне материје.

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

Сва материја коју видимо, планете, звезде и галаксије,

doesn’t create enough gravitational pull

не ствара довољну силу гравитације

to explain the universe’s larger structure.

да се објасни шира структура универзума.

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

То је тамна материја, за коју се процењује да чини до 25% познатог универзума.

Али, упркос њеној распрострањености,

But despite its prevalence,

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

досад нисмо успели да је директно уочимо.

It’s no small challenge.

Није то мали проблем.

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

Тамна материја носи то име

јер не улази у интеракцију ни са којом врстом светлости,

visible or otherwise,

видљивом или невидљивом,

which means our usual observation tools

што значи да наша уобичајена средства за посматрање

simply don’t work when trying to observe it.

једноставно не функционишу када покушавају да је примете.

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

Иако тамна материја није видљива у електромагнетном спектру,

it’s still matter,

ипак је материја,

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

па би требало да можемо да измеримо њену интеракцију са осталом материјом.

And if our current model of physics is correct,

А ако је наш тренутни модел у физици тачан,

billions of sub-atomic dark matter particles

милијарде субатомских честица тамне материје

are passing through the Earth every second.

пролази кроз Земљу сваке секунде.

Despite the prevalence of dark matter,

Упркос распрострањености тамне материје,

its interactions are predicted to be rare and extremely weak.

предвиђа се да су њене интеракције ретке и изузетно слабе.

To detect these interactions,

Да бисмо их уочили,

dark matter experiments need to be incredibly sensitive.

експерименти који се баве тамном материјом треба да су изузетно осетљиви.

With such sensitive equipment,

Уз такву осетљиву опрему,

the ever-present background radiation on Earth’s surface

стално позадинско зрачење на Земљиној површини

would create so much noise in the data

створило би толико пуно сметњи у информацијама

that any dark matter particles would be completely overwhelmed.

да би појава било какве честице тамне материје била преплављена.

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

Било би то као да покушавате

да чујете иглу како падне на ужурбаној градској улици.

To solve this problem,

Да би решили овај проблем,

scientists have had to dig deep into the Earth.

научници су морали да копају дубоко у Земљу.

Dark matter experiments are set up in specialized underground labs,

Експерименти који се баве тамном материјом

покрећу се у специјализованим подземним лабораторијама,

either in mines or inside mountains.

у рудницима или у планинама.

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

Камен који чини Земљину кору се понаша као филтер;

absorbing radiation and stopping disruptive particles.

упија радијацију и зауставља честице које ометају процес.

The ultra-pure water in which the detector is suspended

Изузетно чиста вода у којој је учвршћен детектор

adds an additional layer of radiation filtering.

представља додатни слој који филтрира радијацију.

This shielding ensures that only the particles scientists are looking for

Овај заштитни омотач омогућава

да једино честице за којима научници трагају

can make their way into the detectors.

могу да стигну до детектора.

Once these particles reach an experiment’s inner vessel,

Када честице стигну до унутрашњег експерименталног дела,

scientists have a chance of detecting them.

постоји шанса да их научници уоче.

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

Изабрани су медијуми детектора јер су то изузетно осетљиви детектори

that can be purified extremely well.

који се могу прочистити изузетно добро.

These could be a liquid noble gas,

Они могу бити течни племенити гасови,

germanium

германијум и силицијумски кристали,

and silicon crystals,

a refrigerant,

расхладно средство или други материјали.

or other materials.

When radiation interacts, it leaves tell-tale signs,

Када радијација оствари интеракцију, то оставља очигледне трагове,

such as light or bubbles,

као што су светло или балончићи,

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

што сензори унутар детектора могу да уоче.

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

Медијуми детектора се смештају у централну комору од стакла

or a special type of acrylic.

или специјалне врсте акрила.

These chambers have to be able to hold the substance inside

Ове коморе морају да имају способност да задрже супстанцу у себи

without interacting with it

без међусобног деловања,

while withstanding incredible pressure from the water outside.

док истовремено могу да издрже невероватан притисак воде споља.

The inner vessel is surrounded by powerful sensors

Унутрашњи део окружују снажни сензори

designed to detect even the tiniest blips of light,

направљени тако да могу да уоче чак и најмање трептаје светла

or the sound vibrations caused by a single bubble.

или звучне вибрације које ствара један једини балончић.

Each sensor records data 24/7,

Сваки сензор бележи податке 24 сата дневно 7 дана у недељи,

and experiments run for months and years at a time,

а експерименти трају месецима и годинама,

generating terabytes of data every day.

скупљајући терабајте података свакодневно.

Building dark matter detectors is as much a feat of engineering

Изградња детектора тамне материје је успех не само инжењерства,

as it is a feat of physics.

него и физике.

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

До тренутка када ће експеримент бити спреман за сакупљање података

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

протећи ће године или деценије рада и улагања у њега

to the tune of tens of millions of dollars.

у вредности од десетине милиона долара.

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

Од 2017. године, није директно уочена ниједна честица тамне материје.

That’s not entirely surprising.

То није у потпуности изненађујуће.

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

Физичари очекују да ове интеракције буду невероватно ретке и тешко уочљиве.

In the meantime,

У међувремену,

scientists continue to develop new technologies

научници настављају да развијају нове технологије

and increase detector sensitivity,

и увећавају осетљивост детектора,

closing in on where dark matter is hiding.

приближавајући се све више месту на ком се крије тамна материја.

And when they find it,

А када је нађу,

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

коначно ћемо моћи да расветлимо највећу тајну универзума.