Could we create dark matter? - Rolf Landua

Да ли бисмо могли да створимо тамну материју? - Ролф Ландуа (Rolf Landua)

Prevodilac: Tijana Mihajlović Lektor: Ivana Krivokuća

85% of the matter in our universe is a mystery.

Осамдесет пет посто материје у нашем универзуму је мистерија.

We don't know what it's made of, which is why we call it dark matter.

Не знамо од чега се састоји, па је због тога називамо тамном материјом.

Међутим, знамо да постоји јер можемо да уочимо њено гравитационо привлачење

But we know it's out there because we can observe its gravitational attraction

галаксија и других небеских тела.

on galaxies and other celestial objects.

We've yet to directly observe dark matter,

Тек треба да директно уочимо тамну материју,

but scientists theorize that we may actually be able to create it

али научници имају теорије о томе да бисмо заправо могли да је створимо

in the most powerful particle collider in the world.

у најснајжнијем сударачу честица на свету.

That's the 27 kilometer-long Large Hadron Collider, or LHC,

То је Велики хадронски сударач дуг 27 километара, или LHC,

in Geneva, Switzerland.

у Женеви у Швајцарској.

So how would that work?

Па, како би то изгледало?

У LHC-у се два протонска снопа крећу у супротним смеровима

In the LHC, two proton beams move in opposite directions

and are accelerated to near the speed of light.

и убрзавају се скоро до брзине светлости.

At four collision points, the beams cross and protons smash into each other.

На четири тачке судара, снопови се укрштају

и протони ударају једни у друге.

Protons are made of much smaller components called quarks and gluons

Протоне чине значајно мањи делови који се зову кваркови и глуони.

In most ordinary collisions, the two protons pass through each other

Код већине уобичајених судара, два протона пролазе један кроз другог

без значајног резултата.

without any significant outcome.

However, in about one in a million collisions,

Међутим, у отприлике једном у милион судара,

two components hit each other so violently,

две компоненте се сударе толико силовито

that most of the collision energy is set free

да се већи део енергије из судара ослобађа

producing thousands of new particles.

и производи хиљаде нових честица.

It's only in these collisions that very massive particles,

Само се у оваквим сударима веома масивне честице,

like the theorized dark matter, can be produced.

попут теоретске тамне материје, могу произвести.

The collision points are surrounded by detectors

Тачке судара окружују детектори

containing about 100 million sensors.

који садрже око 100 милиона сензора.

Налик огромним тродимензионалним камерама,

Like huge three-dimensional cameras,

they gather information on those new particles,

они прикупљају информације о овим честицама,

including their trajectory,

укључујући њихову путању,

electrical charge,

наелектрисање

and energy.

и енергију.

Након обраде, компјутери могу да прикажу судар као слику.

Once processed, the computers can depict a collision as an image.

Each line is the path of a different particle,

Свака линија је путања различите честице,

and different types of particles are color-coded.

а различити типови честица обележени су различитим бојама.

Data from the detectors allows scientists to determine

Подаци из детектора омогућавају научницима да одреде

what each of these particles is,

шта је свака од ових честица,

things like photons and electrons.

ствари као што су протони и електрони.

Now, the detectors take snapshots of about a billion of these collisions per second

Е, сад, детектори усликавају око милијарду ових судара у секунди

to find signs of extremely rare massive particles.

да би открили назнаке изузетно ретких масивних честица.

To add to the difficulty,

Да буде још теже,

the particles we're looking for may be unstable

честице за којима трагамо могу бити нестабилне

and decay into more familiar particles before reaching the sensors.

и да се распадну у познатије честице пре него што стигну до сензора.

Take, for example, the Higgs boson,

Узмите, на пример, Хигсов бозон,

честицу о којој су дуго постојале теорије, а која је уочена тек 2012. године.

a long-theorized particle that wasn't observed until 2012.

The odds of a given collision producing a Higgs boson are about one in 10 billion,

Шанса да одређен судар произведе Хигсов бозон је једна у 10 милијарди,

and it only lasts for a tiny fraction of a second

а траје само малени део секунде

before decaying.

пре него што се распадне,

But scientists developed theoretical models to tell them what to look for.

али научници су развили теоријске моделе који су им рекли за чиме да трагају.

For the Higgs, they thought it would sometimes decay into two photons.

За Хигсов бозон су мислили да ће се некада распасти на два фотона.

So they first examined only the high-energy events

Зато су прво испитали само догађаје са великом енергијом

that included two photons.

који су укључивали два фотона.

But there's a problem here.

Међутим, овде постоји проблем.

There are innumerable particle interactions

Постоји бесконачан број интеракција међу честицама

that can produce two random photons.

које могу да произведу два насумична фотона.

Па, како издвајате Хигсов бозон од свега осталог?

So how do you separate out the Higgs from everything else?

The answer is mass.

Одговор је у маси.

The information gathered by the detectors allows the scientists to go a step back

Информације које су прикупили детектори

омогућавају научницима да се врате корак уназад

and determine the mass of whatever it was that produced two photons.

и одреде масу онога што је произвело два фотона.

They put that mass value into a graph

Стављају вредност те масе у графикон

and then repeat the process for all events with two photons.

и затим понављају процес за све догађаје са два фотона.

The vast majority of these events are just random photon observations,

Велика већина ових догађаја представља само уочавање насумичних фотона,

what scientists call background events.

а што научници називају позадинским догађајима.

Али, када се Хигсов бозон произведе и распадне се на два фотона,

But when a Higgs boson is produced and decays into two photons,

the mass always comes out to be the same.

испостави се да је маса увек иста.

Према томе, знак појављивања Хигсовог бозона

Therefore, the tell-tale sign of the Higgs boson

would be a little bump sitting on top of the background.

биће мала избочина која се јавља на врху позадине.

It takes billions of observations before a bump like this can appear,

Потребно је неколико милијарди опсервација пре него што се оваква избочина јави,

and it's only considered a meaningful result

а сматра се значајним резултатом

if that bump becomes significantly higher than the background.

једино ако избочина постане знатно виша од позадине.

In the case of the Higgs boson,

У случају Хигсовог бозона,

научници који раде на LHC-у су објавили свој револуционарни резултат

the scientists at the LHC announced their groundbreaking result

when there was only a one in 3 million chance

када је постојала тек једна шанса у три милиона

this bump could have appeared by a statistical fluke.

да се избочина јавила као статистичка случајност.

Па, да се вратимо тамној материји.

So back to the dark matter.

If the LHC's proton beams have enough energy to produce it,

Ако LHC-ови протонски зраци имају довољно енергије да је произведу,

that's probably an even rarer occurrence than the Higgs boson.

то је вероватно још ређа појава од Хигсовог бозона.

So it takes quadrillions of collisions combined with theoretical models

Тако су потребни трилиони судара у комбинацији са теоретским моделима

to even start to look.

да само почнемо да трагамо за њом.

That's what the LHC is currently doing.

То је оно што LHC тренутно ради.

By generating a mountain of data,

Надамо се да ћемо прикупљањем гомиле података

we're hoping to find more tiny bumps in graphs

наћи још мајушних избочина на графиконима,

that will provide evidence for yet unknown particles, like dark matter.

што ће обезбедити доказе за још увек непознате честице,

као што је тамна материја.

Or maybe what we'll find won't be dark matter,

А можда нећемо открити тамну материју,

but something else

већ нешто друго

that would reshape our understanding of how the universe works entirely.

што ће потпуно преобликовати наше разумевање

начина функционисања универзума.

That's part of the fun at this point.

То је део забаве у овом тренутку.

We have no idea what we're going to find.

Немамо представу о томе шта ћемо наћи.