Could we create dark matter? - Rolf Landua

Çeviri: Asude Elif Işıkser Gözden geçirme: Cihan Ekmekçi

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

Evrendeki maddelerin %85'i bir gizem.

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

Neden yapıldığını bilmediğimizden ona karanlık madde diyoruz.

Ancak orada olduğunu biliyoruz çünkü galaksiler ve gök cisimleri üzerindeki

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

on galaxies and other celestial objects.

yer çekiminin etkilerini gözlemleyebiliyoruz.

We've yet to directly observe dark matter,

Karanlık maddeyi henüz direkt gözlemleyemiyoruz

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

ama bilim insanları, dünyanın en güçlü parçacık çarpıştırıcısı ile

in the most powerful particle collider in the world.

onu yaratabileceğimiz teorisi üzerinde çalışıyorlar.

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

Bu çarpıştırıcı, 27 kilometre uzunluğunda İsviçre, Cenevre'de bulunan

in Geneva, Switzerland.

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı.

So how would that work?

Peki nasıl çalışıyor?

In the LHC, two proton beams move in opposite directions

BHÇ'de iki proton demeti birbirlerine zıt yönde

and are accelerated to near the speed of light.

ve ışık hızına yakın bir hızda hareket ederler.

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

Dört çarpışma noktasında demetler çakışır ve protonlar birbirlerine çarpar.

Protons are made of much smaller components called quarks and gluons

Protonlar kuark ve gluon adında çok daha küçük parçalardan oluşur.

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

Birçok çarpışmada herhangi önemli bir sonuca varmaksızın

without any significant outcome.

iki proton birbirlerinin içinden geçer.

However, in about one in a million collisions,

Fakat yaklaşık bir milyar çarpışmada bir

two components hit each other so violently,

iki parçacık birbirine öyle şiddetli çarpar ki

that most of the collision energy is set free

ortaya çıkan çarpışma enerjisiyle

producing thousands of new particles.

binlerce yeni parçacık ortaya çıkar.

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

Bu çarpışmalar sonucunda teorideki karanlık madde gibi

like the theorized dark matter, can be produced.

devasa parçacıklar ortaya çıkar.

The collision points are surrounded by detectors

Çarpışma noktaları 100 milyon sensör barındıran

containing about 100 million sensors.

dedektörlerle çevrilmiştir.

Like huge three-dimensional cameras,

Tıpkı devasa üç boyutlu kameralar gibi

they gather information on those new particles,

yeni parçacıklar hakkında bilgi toplarlar.

including their trajectory,

Hareket yönleri,

electrical charge,

elektrik yükü

and energy.

ve enerji gibi.

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

Bilgiler işlendikten sonra bilgisyarlar bir çarpışma tasvir edebilir.

Each line is the path of a different particle,

Her çizgi farklı bir parçacığın izlediği olup

and different types of particles are color-coded.

farklı tür parçacıklar renklerle kodlanmıştır.

Data from the detectors allows scientists to determine

Dedektörlerle edinilen veriler bilim insanlarının

what each of these particles is,

foton ve elektron gibi parçacıkların

things like photons and electrons.

her birinin ne olduğunu belirlemelerini sağlar.

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

Artık dedektörler, son derece ender, devasa parçakların izlerini bulmak için

to find signs of extremely rare massive particles.

çarpışmaların saniyede yaklaşık bir milyar fotoğrafını çekiyor.

To add to the difficulty,

Bütün zorlukların üstüne,

the particles we're looking for may be unstable

aradağımız parçacıklar durağan olmayıp

and decay into more familiar particles before reaching the sensors.

daha sensörlere ulaşmadan daha tanıdık parçacıklara bozulabilir.

Take, for example, the Higgs boson,

Örneğin, uzun zamandır teorize edilen

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

fakat 2012 yılına kadar gözlemlenmemiş Higgs bozonu.

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

Bir çarpışmanın Higgs bozonu üretme olasılığı 10 milyarda bir

and it only lasts for a tiny fraction of a second

ve bozunmadan önce saniyenin çok küçük bir kısmında

before decaying.

varlığını sürdürebiliyor.

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

Bilim insanları onlara ne aradıklarını gösterecek teorik modeller geliştirdi.

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

Higgs'in bazen 2 fotona bozunabileceğini düşündüler.

So they first examined only the high-energy events

Bu yüzden ilk olarak 2 foton içeren

that included two photons.

yüksek enerjili olayları incelediler.

But there's a problem here.

Fakat burada bir sorun var.

There are innumerable particle interactions

Rastgele 2 foton üretebilecek

that can produce two random photons.

sayısız parçacık etkileşimi var.

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

Peki Higgs'i nasıl kalanlardan ayırırız?

The answer is mass.

Cevap kütlede.

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

Dedektörlerle toplanan bilgiler bilim insanlarının bir adım geriye gidip

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

iki foton üretenler her ne ise onun kütlesini saptamalarını sağlıyor.

They put that mass value into a graph

Bu kütle değerlerini grafiklere uyarlayıp

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

sonra aynı süreci iki fotonla sonuçlanan bütün çapışmalara uygularlar.

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

Bu çarpışmaların büyük bir çoğunluğu bilim insanlarının arkaplan dediği

what scientists call background events.

rastgele foton gözlemleridir.

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

Bir Higgs bozonu üretilip iki fotona bozunduğunda

the mass always comes out to be the same.

kütle her zaman aynı sonuçlanır.

Therefore, the tell-tale sign of the Higgs boson

Yani Higgs bozonunun işaretçisi

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

arkaplanın üzerinde duran küçük bir çıkıntıdır.

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

Böyle bir çıkıntının oluşabilmesi için milyarlarca gözlem gerekir

and it's only considered a meaningful result

ve sadece eğer arkaplandan bariz şekilde yüksekse

if that bump becomes significantly higher than the background.

anlamlı bir sonuç olarak görülür.

Higgs bozonunun durumunda ise

In the case of the Higgs boson,

the scientists at the LHC announced their groundbreaking result

bilim insanları çığır açan sonuçları açıkladığında

when there was only a one in 3 million chance

bu çıkıntının istatiksel bir talih sonucu oluşabilmesinin

this bump could have appeared by a statistical fluke.

3 milyonda bir olasılığı vardı.

So back to the dark matter.

Karanlık maddeye geri dönersek

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

eğer BHÇ'nin proton demetleri onu üretebilmek için yeterli enerjiye sahipse

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

bu olay Higgs bozonundan bile enderdir.

So it takes quadrillions of collisions combined with theoretical models

Sadece aramaya başlamamız için bile teorik modellerle birlikte

to even start to look.

katrilyonlarca çarpışma gerekiyor.

That's what the LHC is currently doing.

BHÇ'de şu an bu yapılıyor.

By generating a mountain of data,

Bir veri dağı oluşturarak

we're hoping to find more tiny bumps in graphs

karanlık madde gibi bize henüz bilmediğimiz maddeler hakkında

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

kanıtlar öne sürecek grafiklerdeki küçük çıkıntıları arıyoruz.

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

Belki de karanlık maddeyi bulamayacağız

but something else

ya da onun yerine,

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

evrenin işleyişi üzerine anlayışımızı değiştirecek başka bir şey bulacağız.

That's part of the fun at this point.

Bu da işin eğlenceli kısmı.

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

Ne bulacağımız hakkında hiçbir fikrimiz yok.