Dies ist der Large Hadron Collider. Er hat einen Umfang von 27 Kilometern und ist das größte wissenschaftliche Experiment, das je unternommen wurde. Mehr als 10 000 Physiker und Ingenieure aus über 85 Ländern rund um den Globus haben mehrere Jahrzehnte zusammengearbeitet, um diese Maschine zu bauen. Was wir dort tun, ist, dass wir Protonen, also Wasserstoffkerne, auf etwa 99,999999 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigen. Bei dieser Geschwindigkeit legen sie die 27 Kilometer 11'000 Mal pro Sekunde zurück. Und dann bringen wir sie mit einem weiteren Protonenstrahl zur Kollision, der in Gegenrichtung verläuft. Wir lassen sie in gigantischen Detekoren aufeinander treffen.
This is the Large Hadron Collider. It's 27 kilometers in circumference. It's the biggest scientific experiment ever attempted. Over 10,000 physicists and engineers from 85 countries around the world have come together over several decades to build this machine. What we do is we accelerate protons -- so, hydrogen nuclei -- around 99.999999 percent the speed of light. Right? At that speed, they go around that 27 kilometers 11,000 times a second. And we collide them with another beam of protons going in the opposite direction. We collide them inside giant detectors.
Im Grunde genommen sind das Digitalkameras. Und dies ist der Detektor, mit dem ich arbeite: ATLAS. Nur damit Sie ein Gefühl für die Größe bekommen – da unten sehen Sie ein paar Personen in EU-Standardgröße.
They're essentially digital cameras. And this is the one that I work on, ATLAS. You get some sense of the size -- you can just see these EU standard-size people underneath.
(Gelächter)
(Laughter)
Nur damit Sie ein Gefühl für die Größe bekommen: 44 Meter lang, 22 Meter im Durchmesser, 7 000 Tonnen schwer. Wir stellen innerhalb des Detektors die Bedingungen nach, wie sie weniger als eine Milliardstel-Sekunde nach der Entstehung des Universums herrschten – und das bis zu 600 Millionen Mal pro Sekunde. Das sind gewaltige Zahlen. Und die Metallteile, die Sie hier sehen, das sind riesige Magnete, die elektrisch geladene Teilchen ablenken, damit wir messen können, wie schnell sie sich bewegen. Dieses Bild wurde vor etwa einem Jahr aufgenommen. Die Magnete befinden sich hier drin. Und auch hier eine lebende Person in EU-Standardgröße, damit Sie ein Gefühl für die Größenverhältnisse bekommen. Und hier drin werden irgendwann im Sommer dieses Jahres kleine Urknalle erzeugt werden.
You get some sense of the size: 44 meters wide, 22 meters in diameter, 7,000 tons. And we re-create the conditions that were present less than a billionth of a second after the universe began up to 600 million times a second inside that detector -- immense numbers. And if you see those metal bits there -- those are huge magnets that bend electrically charged particles, so it can measure how fast they're traveling. This is a picture about a year ago. Those magnets are in there. And, again, a EU standard-size, real person, so you get some sense of the scale. And it's in there that those mini-Big Bangs will be created, sometime in the summer this year.
Übrigens habe ich heute Morgen eine E-Mail erhalten, in der steht, dass wir heute den letzten Teil von ATLAS fertiggestellt haben. Was bedeutet, dass er ab heute betriebsbereit ist. Ich würde ja gerne behaupten, ich hätte das für TED so geplant, aber das stimmt nicht. Also, seit heute ist er vollständig.
And actually, this morning, I got an email saying that we've just finished, today, building the last piece of ATLAS. So as of today, it's finished. I'd like to say that I planned that for TED, but I didn't. So it's been completed as of today.
(Applaus)
(Applause)
Ja, das ist eine wunderbare Leistung. Jetzt könnten Sie fragen: "Warum? Warum sollte man die Bedingungen erzeugen, die weniger als eine Miliardstel-Sekunde nach der Entstehung des Universums herrschten?" Nun ja, wenn Teilchenphysiker eines sind, dann ehrgeizig. Und das Ziel der Teilchenphysik ist es, zu verstehen, woraus alles besteht und wie alles zusammenhält. Und wenn ich sage "alles", dann meine ich natürlich Sie und mich, die Erde, die Sonne, die Hundertmilliarden Sonnen in unserer Galaxie und die Hundertmilliarden Galaxien im beobachtbaren Universum. Wirklich alles.
Yeah, it's a wonderful achievement. So, you might be asking, "Why? Why create the conditions that were present less than a billionth of a second after the universe began?" Well, particle physicists are nothing if not ambitious. And the aim of particle physics is to understand what everything's made of, and how everything sticks together. And by everything I mean, of course, me and you, the Earth, the Sun, the 100 billion suns in our galaxy and the 100 billion galaxies in the observable universe. Absolutely everything.
Jetzt könnten Sie fragen: "Na schön, aber warum untersucht man es nicht direkt? Ich meine, wenn Sie wissen wollen, woraus ich bestehe, untersuchen Sie mich." Nun, wir haben herausgefunden, dass, je weiter man in die Vergangenheit schaut, das Universum heißer und heißer wird, dichter und dichter, einfacher und einfacher. Dafür gibt es keinen wirklichen Grund, den ich kenne, aber so scheint es zu sein. In der Frühzeit der Universums, so denken wir, war es sehr einfach und verständlich. All diese Komplexität, bis hin zu diesen wundervollen Dingen, menschlichen Gehirnen, ist ein Merkmal eines alten und kalten und komplizierten Universums. Ganz zu Anfang, in der ersten Milliardstel-Sekunde, denken wir, oder besser, haben wir festgestellt, war es sehr einfach.
Now you might say, "Well, OK, but why not just look at it? You know? If you want to know what I'm made of, let's look at me." Well, we found that as you look back in time, the universe gets hotter and hotter, denser and denser, and simpler and simpler. Now, there's no real reason I'm aware of for that, but that seems to be the case. So, way back in the early times of the universe, we believe it was very simple and understandable. All this complexity, all the way to these wonderful things -- human brains -- are a property of an old and cold and complicated universe. Back at the start, in the first billionth of a second, we believe, or we've observed, it was very simple.
Es ist fast wie... stellen Sie sich eine Schneeflocke in ihrer Hand vor. Sie betrachten sie und sie ist ein unglaublich kompliziertes, schönes Objekt. Aber wenn Sie sie erwärmen, zerfließt sie zu einem Wassertropfen und Sie können sehen, dass sie in Wirklichkeit bloß aus H2O bestand, aus Wasser. In diesem Sinne werfen wir einen Blick zurück in der Zeit, um zu verstehen, woraus das Universum besteht. Nach heutigem Stand besteht es aus diesen Dingen: Gerade einmal 12 Materieteilchen, die von vier Grundkräften zusammengehalten werden. Die Quarks, diese pinkfarbenen Dinger, sind die Bestandteile der Protonen und Neutronen, die die Atomkerne in unserem Körper bilden. Das Elektron – das Ding, das den Atomkern umkreist – wird übrigens durch die elektromagnetische Kraft im Orbit gehalten, die von diesem Ding übertragen wird, dem Photon. Die Quarks werden von anderen Teilchen zusammengehalten, die Gluonen heißen.
It's almost like ... imagine a snowflake in your hand, and you look at it, and it's an incredibly complicated, beautiful object. But as you heat it up, it'll melt into a pool of water, and you would be able to see that, actually, it was just made of H20, water. So it's in that same sense that we look back in time to understand what the universe is made of. And, as of today, it's made of these things. Just 12 particles of matter, stuck together by four forces of nature. The quarks, these pink things, are the things that make up protons and neutrons that make up the atomic nuclei in your body. The electron -- the thing that goes around the atomic nucleus -- held around in orbit, by the way, by the electromagnetic force that's carried by this thing, the photon. The quarks are stuck together by other things called gluons.
Und diese Jungs hier sind die schwache Kernkraft, die vielleicht am wenigsten bekannt ist. Aber ohne sie würde die Sonne nicht scheinen. Und wenn die Sonne scheint, werden Unmengen dieser Dinger, sogenannter Neutrinos, ausgestoßen. Wenn Sie mal einen Blick auf Ihren Daumennagel werfen, der ist etwa einen Quadratzentimeter groß. Und pro Sekunde fliegen etwa 60 Milliarden Neutrinos von der Sonne durch jeden einzelnen Quadratzentimeter Ihres Körpers. Aber Sie bemerken sie nicht, da die schwache Kernkraft ihren Namen zu Recht trägt. Sehr geringe Reichweite und sehr schwach, also fliegen sie einfach durch Sie hindurch.
And these guys, here, they're the weak nuclear force, probably the least familiar. But, without it, the sun wouldn't shine. And when the sun shines, you get copious quantities of these things, called neutrinos, pouring out. Actually, if you just look at your thumbnail -- about a square centimeter -- there are something like 60 billion neutrinos per second from the sun, passing through every square centimeter of your body. But you don't feel them, because the weak force is correctly named -- very short range and very weak, so they just fly through you.
Diese Teilchen wurden so ziemlich alle im Laufe des letzten Jahrhunderts entdeckt. Das erste, das Elektron, wurde 1897 entdeckt und das letzte, dieses Ding hier namens Tau-Neutrino, im Jahr 2000. Also wirklich – jetzt hätte ich fast gesagt: 'direkt um die Ecke, in Chicago'. Ich weiß, die USA sind ein großes Land. Direkt um die Ecke. Im Verhältnis zum Universum ist das direkt um die Ecke.
And these particles have been discovered over the last century, pretty much. The first one, the electron, was discovered in 1897, and the last one, this thing called the tau neutrino, in the year 2000. Actually just -- I was going to say, just up the road in Chicago. I know it's a big country, America, isn't it? Just up the road. Relative to the universe, it's just up the road.
(Gelächter)
(Laughter)
Dieses Teilchen wurde also im Jahr 2000 entdeckt, entsprechend neu ist diese Darstellung. Was ich wirklich bemerkenswert finde, ist, dass wir überhaupt welche von ihnen entdeckt haben, wenn man bedenkt, wie winzig sie sind. Wissen Sie, das ist eine vollkommen andere Größenordnung als das gesamte beobachtbare Universum. Hundertmilliarden Galaxien, in 13,7 Milliarden Lichtjahren Entfernung – diese Größe verhält sich zur Größe Montereys in etwa so, wie sich die Größe Montereys zur Größe dieser Teilchen verhält. Absolut, unvorstellbar winzig, und trotzdem haben wir so ziemlich das ganze Sortiment gefunden.
So, this thing was discovered in the year 2000, so it's a relatively recent picture. One of the wonderful things, actually, I find, is that we've discovered any of them, when you realize how tiny they are. You know, they're a step in size from the entire observable universe. So, 100 billion galaxies, 13.7 billion light years away -- a step in size from that to Monterey, actually, is about the same as from Monterey to these things. Absolutely, exquisitely minute, and yet we've discovered pretty much the full set.
Einer meiner berühmtesten Vorgänger an der Manchester University, Ernest Rutherford, der Entdecker des Atomkerns, sagte einmal: "Jegliche Wissenschaft ist entweder Physik, oder das Sammeln von Briefmarken." Nun, ich denke nicht, dass er vorhatte, die restlichen Wissenschaften zu beleidigen. Andererseits stammte er aus Neuseeland, also wäre es zumindest möglich.
So, one of my most illustrious forebears at Manchester University, Ernest Rutherford, discoverer of the atomic nucleus, once said, "All science is either physics or stamp collecting." Now, I don't think he meant to insult the rest of science, although he was from New Zealand, so it's possible.
(Gelächter)
(Laughter)
Was er damit eigentlich sagen wollte, ist, dass wir hier im Grunde Briefmarken gesammelt haben. Ja, gut, wir haben die Teilchen entdeckt, aber solange man nicht die zugrunde liegende Ursache für dieses Muster versteht – warum es so aufgebaut ist, wie es nun mal ist – hat man nichts anderes gemacht, als Briefmarken gesammelt, man hat keine Wissenschaft betrieben. Glücklicherweise untermauert eine der möglicherweise größten wissenschaftlichen Errungenschaften des 20. Jahrhunderts dieses Modell. Dabei handelt es sich, wenn Sie so wollen, um die Newtonschen Gesetze der Teilchenphysik. Es ist das sogenannte 'Standardmodell', eine wunderschön einfache mathematische Gleichung. Man könnte sie vorne auf ein T-Shirt drucken, was immer ein Zeichen von Eleganz ist. Und hier haben wir sie.
But what he meant was that what we've done, really, is stamp collect there. OK, we've discovered the particles, but unless you understand the underlying reason for that pattern -- you know, why it's built the way it is -- really you've done stamp collecting. You haven't done science. Fortunately, we have probably one of the greatest scientific achievements of the twentieth century that underpins that pattern. It's the Newton's laws, if you want, of particle physics. It's called the standard model -- beautifully simple mathematical equation. You could stick it on the front of a T-shirt, which is always the sign of elegance. This is it.
(Gelächter)
(Laughter)
Da habe ich ein wenig geschummelt, weil ich sie hier bis ins kleinste Detail ausgeschrieben habe. Diese Gleichung erlaubt es allerdings, alles zu berechnen, was im Universum vor sich geht, mit Ausnahme der Schwerkraft. Wenn Sie also wissen wollen, weshalb der Himmel blau ist oder weshalb Atomkerne zusammenhalten, sollten Sie im Prinzip, mit einem leistungsstarken Computer – warum DNA die Form hat, die sie nun einmal hat – im Prinzip dazu in der Lage sein, die Antwort mit dieser Gleichung auszurechnen.
I've been a little disingenuous, because I've expanded it out in all its gory detail. This equation, though, allows you to calculate everything -- other than gravity -- that happens in the universe. So, you want to know why the sky is blue, why atomic nuclei stick together -- in principle, you've got a big enough computer -- why DNA is the shape it is. In principle, you should be able to calculate it from that equation.
Aber dabei gibt es ein Problem. Kann irgendjemand erkennen, worin es besteht? Eine Flasche Champagner für denjenigen, der es mir sagen kann. Ich mache es sogar noch einfacher, indem ich eine dieser Zeilen vergrößere. Im Grunde genommen bezieht sich jeder dieser Ausdrücke auf bestimmte Teilchen. Diese Ws beziehen sich auf die Ws und wie sie zusammenhalten. Für diese Überträger der schwachen Kernkraft, die Zs, gilt das gleiche. Aber es gibt noch ein zusätzliches Symbol in der Gleichung, das H. Ja, das H. H steht für Higgs-Teilchen. Higgs-Teilchen konnten noch nicht entdeckt werden, aber sie sind erforderlich – sie sind erforderlich, damit diese Formel funktioniert. All diese ungemein detaillierten Berechnungen, die wir mit dieser wunderbaren Gleichung durchführen können, wären nicht möglich, ohne eine zusätzliche Information. Es handelt sich also um eine Vorhersage, die Vorhersage eines neuen Teilchens.
But there's a problem. Can anyone see what it is? A bottle of champagne for anyone that tells me. I'll make it easier, actually, by blowing one of the lines up. Basically, each of these terms refers to some of the particles. So those Ws there refer to the Ws, and how they stick together. These carriers of the weak force, the Zs, the same. But there's an extra symbol in this equation: H. Right, H. H stands for Higgs particle. Higgs particles have not been discovered. But they're necessary: they're necessary to make that mathematics work. So all the exquisitely detailed calculations we can do with that wonderful equation wouldn't be possible without an extra bit. So it's a prediction: a prediction of a new particle.
Aber was tut es? Nun, wir hatten lange Zeit, um uns einen guten Vergleich auszudenken. Damals, in den 1980er Jahren, als wir Geld für den LHC von der britischen Regierung wollten, sagte uns Margaret Thatcher: "Wenn ihr Jungs mir in für Politiker verständlicher Sprache erklären könnt, was zur Hölle ihr da treibt, könnt ihr das Geld haben. Ich möchte wissen, was dieses Higgs-Teilchen tut." Also haben wir uns diesen Vergleich einfallen lassen und er scheint funktioniert zu haben. Nun, das Higgs-Teilchen tut folgendes: Es verleiht den Elementarteilchen Masse. Die Vorstellung ist, dass das gesamte Universum – und das heißt nicht nur das Weltall, sondern auch ich und das, was sich in Ihrem Inneren befindet – das ganze Universum ist gefüllt mit etwas, das Higgs-Feld genannt wird. Higgs-Teilchen, wenn Sie so wollen.
What does it do? Well, we had a long time to come up with good analogies. And back in the 1980s, when we wanted the money for the LHC from the U.K. government, Margaret Thatcher, at the time, said, "If you guys can explain, in language a politician can understand, what the hell it is that you're doing, you can have the money. I want to know what this Higgs particle does." And we came up with this analogy, and it seemed to work. Well, what the Higgs does is, it gives mass to the fundamental particles. And the picture is that the whole universe -- and that doesn't mean just space, it means me as well, and inside you -- the whole universe is full of something called a Higgs field. Higgs particles, if you will.
Der Vergleich ist, dass die Menschen in diesem Raum die Higgs-Teilchen darstellen. Wenn sich nun ein Teilchen durch das Universum bewegt, kann es mit diesen Higgs-Teilchen in Wechselwirkung treten. Stellen sie sich einmal vor, dass sich Personen durch den Raum bewegen, die nicht sehr beliebt sind. Jeder wird sie ignorieren. Sie können den Raum sehr schnell durchqueren, im Grunde mit Lichtgeschwindigkeit. Sie haben keine Masse. Und jetzt stellen sie sich einmal vor, dass eine unglaublich wichtige und beliebte und intelligente Person den Raum betritt. Menschen umringen sie und behindern ihren Weg durch den Raum. Es ist fast so, als würde sie schwer. Als gewänne sie an Masse. Und genau so funktioniert der Higgs-Mechanismus. Die Vorstellung ist, dass die Elektronen und Quarks in unserem Körper und im Universum, das wir um uns herum wahrnehmen, in gewisser Weise schwer sind und Masse haben, weil sie von Higgs-Teilchen umgeben sind. Sie treten mit dem Higgs-Feld in Wechselwirkung.
The analogy is that these people in a room are the Higgs particles. Now when a particle moves through the universe, it can interact with these Higgs particles. But imagine someone who's not very popular moves through the room. Then everyone ignores them. They can just pass through the room very quickly, essentially at the speed of light. They're massless. And imagine someone incredibly important and popular and intelligent walks into the room. They're surrounded by people, and their passage through the room is impeded. It's almost like they get heavy. They get massive. And that's exactly the way the Higgs mechanism works. The picture is that the electrons and the quarks in your body and in the universe that we see around us are heavy, in a sense, and massive, because they're surrounded by Higgs particles. They're interacting with the Higgs field.
Wenn diese Vorstellung zutrifft, dann werden wir diese Higgs-Teilchen im LHC entdecken. Wenn sie nicht zutrifft – immerhin handelt es sich um einen ziemlich verworrenen Mechanismus, wenn auch um den einfachsten, den wir uns vorstellen konnten – dann muss das, was auch immer die Aufgabe des Higgs-Teilchens übernimmt, im LHC auftauchen. Dies ist einer der Hauptgründe, weshalb wir diese gigantische Maschine gebaut haben. Es freut mich übrigens, dass sie Margaret Thatcher erkannt haben. Ich habe zunächst mit dem Gedanken gespielt, es kulturell etwas relevanter zu machen, aber – (Gelächter) na ja, egal. Das ist die eine Sache. Diese Entdeckung im LHC ist im Grunde genommen garantiert.
If that picture's true, then we have to discover those Higgs particles at the LHC. If it's not true -- because it's quite a convoluted mechanism, although it's the simplest we've been able to think of -- then whatever does the job of the Higgs particles we know have to turn up at the LHC. So, that's one of the prime reasons we built this giant machine. I'm glad you recognize Margaret Thatcher. Actually, I thought about making it more culturally relevant, but -- (Laughter) anyway. So that's one thing. That's essentially a guarantee of what the LHC will find.
Aber es gibt noch eine Menge anderer Dinge. Sie haben schon von vielen der großen Probleme der Teilchenphysik gehört. Eines, von dem Sie gehört haben, betrifft Dunkle Materie und Dunkle Energie. Da gibt es noch einen anderen Punkt. Die physikalischen Grundkräfte – und das ist eine ziemlich schöne Sache – sie scheinen, je weiter man in der Zeit zurückgeht, ihre Stärke zu ändern. Nun, ihre Stärke verändert sich tatsächlich. Die elektromagnetische Kraft, die Kraft, die uns zusammenhält, wird immer stärker, je höher die Temperaturen steigen. Die starke Kraft, die starke Kernkraft, die die Atomkerne zusammenhält, wird ihrerseits schwächer. Und was man im Standardmodell erkennen kann – man kann diese Veränderungen berechnen – ist, dass die Kräfte – die drei Kräfte mit Ausnahme der Schwerkraft – an einem Punkt fast zusammen zu kommen scheinen. Es sieht fast aus, als gäbe es da eine herrliche Art Superkraft, am Anbeginn der Zeit. Aber sie gehen knapp aneinander vorbei.
There are many other things. You've heard many of the big problems in particle physics. One of them you heard about: dark matter, dark energy. There's another issue, which is that the forces in nature -- it's quite beautiful, actually -- seem, as you go back in time, they seem to change in strength. Well, they do change in strength. So, the electromagnetic force, the force that holds us together, gets stronger as you go to higher temperatures. The strong force, the strong nuclear force, which sticks nuclei together, gets weaker. And what you see is the standard model -- you can calculate how these change -- is the forces, the three forces, other than gravity, almost seem to come together at one point. It's almost as if there was one beautiful kind of super-force, back at the beginning of time. But they just miss.
Jetzt gibt es aber eine Theorie, die Supersymmetrie genannt wird, in der die Anzahl der Teilchen des Standardmodells verdoppelt wird. Das sieht auf den ersten Blick nicht gerade nach einer Vereinfachung aus. Aber es ist wirklich so, dass mit dieser Theorie die physikalischen Grundkräfte sich zum Zeitpunkt des Urknalls zu vereinigen scheinen. Eine absolut wunderbare Vorhersage. Das Modell wurde nicht mit dem Ziel erstellt, dass dies passiert, aber es scheint es zu tun. Außerdem sind die supersymmetrischen Teilchen sehr heiße Kandidaten für die Dunkle Materie. Es handelt sich also um eine sehr überzeugende Theorie, die sich in der Lehrbuchphysik etabliert hat. Und wenn ich wetten müsste, würde ich – in einer sehr unwissenschaftlichen Art – darauf wetten, dass diese Teilchen sich ebenfalls im LHC zeigen werden. Es gibt noch viele andere Dinge, die der LHC entdecken könnte.
Now there's a theory called super-symmetry, which doubles the number of particles in the standard model, which, at first sight, doesn't sound like a simplification. But actually, with this theory, we find that the forces of nature do seem to unify together, back at the Big Bang -- absolutely beautiful prophecy. The model wasn't built to do that, but it seems to do it. Also, those super-symmetric particles are very strong candidates for the dark matter. So a very compelling theory that's really mainstream physics. And if I was to put money on it, I would put money on -- in a very unscientific way -- that that these things would also crop up at the LHC. Many other things that the LHC could discover.
Aber in den wenigen verbleibenden Minuten möchte ich Ihnen noch aus einem anderen Blickwinkel darlegen, was ich denke – was mir die Teilchenphysik bedeutet, die Teilchenphysik und die Kosmologie. Und das ist, dass sie uns meiner Meinung nach eine wunderbare Erzählung liefert, nahezu eine Schöpfungsgeschichte, wenn Sie so wollen, über das Universum aus Sicht der modernen Wissenschaft im Laufe der letzten Jahrzehnte. Und meiner Meinung nach verdient sie, ganz im Sinne von Wade Davis' Vortrag, zumindest einen Platz unter diesen wunderbaren Schöpfungsgeschichten der Völker aus den hohen Anden oder aus dem eisigen Norden. Diese Schöpfungsgeschichte ist meiner Ansicht nach ebenso wunderbar.
But in the last few minutes, I just want to give you a different perspective of what I think -- what particle physics really means to me -- particle physics and cosmology. And that's that I think it's given us a wonderful narrative -- almost a creation story, if you'd like -- about the universe, from modern science over the last few decades. And I'd say that it deserves, in the spirit of Wade Davis' talk, to be at least put up there with these wonderful creation stories of the peoples of the high Andes and the frozen north. This is a creation story, I think, equally as wonderful.
Die Geschichte geht so: Wir wissen, dass das Universum vor 13,7 Milliarden Jahren begann, in einem unvorstellbar heißen, dichten Zustand, viel kleiner als ein einzelnes Atom. Dann begann es, sich auszudehnen, etwa eine Million-Milliarde-Milliarde-Milliarde-Milliardstel-Sekunde – ich denke, so stimmts – nach dem Urknall. Die Schwerkraft trennte sich von den anderen Kräften. Dann durchlief das Universum eine Phase exponentieller Ausdehnung, die so genannte Inflation. Etwa nach der ersten Milliardstel-Sekunde setzte das Higgs-Feld ein und die Quarks und Gluonen und Elektronen aus denen wir bestehen, erhielten Masse. Das Universum dehnte sich weiter aus und kühlte weiter ab. Nach wenigen Minuten gab es Wasserstoff und Helium im Universum, sonst nichts. Das Universum bestand zu etwa 75 Prozent aus Wasserstoff und zu 25 Prozent aus Helium. Und so ist es heute noch.
The story goes like this: we know that the universe began 13.7 billion years ago, in an immensely hot, dense state, much smaller than a single atom. It began to expand about a million, billion, billion, billion billionth of a second -- I think I got that right -- after the Big Bang. Gravity separated away from the other forces. The universe then underwent an exponential expansion called inflation. In about the first billionth of a second or so, the Higgs field kicked in, and the quarks and the gluons and the electrons that make us up got mass. The universe continued to expand and cool. After about a few minutes, there was hydrogen and helium in the universe. That's all. The universe was about 75 percent hydrogen, 25 percent helium. It still is today.
Während der nächsten 300 Millionen Jahre dehnte es sich weiter aus. Dann begann das Licht seine Reise durch das Universum. Das Universum war nun groß genug, um lichtdurchlässig zu sein, und das ist es, was wir in der kosmischen Hintergrundstrahlung beobachten können, von der George Smoot einmal sagte, man blicke in das Antlitz Gottes. Nach etwa 400 Millionen Jahren bildeten sich die ersten Sterne und in ihnen verkochten Wasserstoff und Helium zu schwereren Elementen. Die Elemente des Lebens, Kohlenstoff und Sauerstoff und Eisen, all die Elemente, die wir benötigen, um zu bestehen, wurden in dieser ersten Sternengeneration zusammengekocht, die schließlich keinen Brennstoff mehr hatte, explodierte und diese Elemente zurück ins Universum schleuderte. Dann fielen sie zusammen und formten eine neue Generation von Sternen und Planeten.
It continued to expand about 300 million years. Then light began to travel through the universe. It was big enough to be transparent to light, and that's what we see in the cosmic microwave background that George Smoot described as looking at the face of God. After about 400 million years, the first stars formed, and that hydrogen, that helium, then began to cook into the heavier elements. So the elements of life -- carbon, and oxygen and iron, all the elements that we need to make us up -- were cooked in those first generations of stars, which then ran out of fuel, exploded, threw those elements back into the universe. They then re-collapsed into another generation of stars and planets.
Und auf einigen dieser Planten verschmolz der Sauerstoff, der in der ersten Sternengeneration entstanden war, mit Wasserstoff und bildete so Wasser, flüssiges Wasser auf der Oberfläche. Auf wenigstens einem und möglicherweise ausschließlich auf einem dieser Planeten entwickelte sich primitives Leben, das sich im Laufe von Millionen von Jahren in Dinge weiterentwickelte, die aufrecht gingen und vor etwa 3,5 Millionen Jahren Fußabdrücke im Schlamm des heutigen Tansania hinterließen, und letztendlich sogar auf einer anderen Welt. Sie erschufen diese Zivilisation, dieses wundervolle Bild, das Dunkelheit in Licht verwandelt und das es ermöglicht, die Zivilisation aus dem All zu sehen. Wie es einer meiner großen Helden, Carl Sagan, einmal sagte: Dies sind die Dinge – und natürlich nicht nur diese, ich sehe mich bloß einmal um – dies sind die Dinge, wie die Saturn V Raketen und Sputnik und DNA und Literatur und Wissenschaft, dies sind die Dinge, die Wasserstoffatome schaffen, wenn man ihnen 13,7 Milliarden Jahre Zeit gibt.
And on some of those planets, the oxygen, which had been created in that first generation of stars, could fuse with hydrogen to form water, liquid water on the surface. On at least one, and maybe only one of those planets, primitive life evolved, which evolved over millions of years into things that walked upright and left footprints about three and a half million years ago in the mud flats of Tanzania, and eventually left a footprint on another world. And built this civilization, this wonderful picture, that turned the darkness into light, and you can see the civilization from space. As one of my great heroes, Carl Sagan, said, these are the things -- and actually, not only these, but I was looking around -- these are the things, like Saturn V rockets, and Sputnik, and DNA, and literature and science -- these are the things that hydrogen atoms do when given 13.7 billion years.
Absolut bemerkenswert. Und natürlich die physikalischen Gesetze, nicht wahr? Ja, die richtigen physikalischen Gesetze - sie sind ganz wunderbar aufeinander abgestimmt. Wäre die schwache Kernkraft ein wenig anders, dann wären Kohlenstoff und Sauerstoff nicht stabil in den Herzen der Sterne und es gäbe nichts davon in diesem Universum. Ich halte dies für eine – eine wundervolle und bedeutsame Geschichte. Vor 50 Jahren hätte ich sie nicht erzählen können, weil wir sie da noch nicht kannten. Sie weckt in mir das Gefühl, dass diese Zivilisation – die, wie ich sagte, wenn man der wissenschaftlichen Schöpfungsgeschichte glaubt, ausschließlich aus den physikalischen Gesetzen und einigen Wasserstoffatomen hervorgegangen ist – dann weckt das, zumindest in mir, das Gefühl, unglaublich wertvoll zu sein.
Absolutely remarkable. And, the laws of physics. Right? So, the right laws of physics -- they're beautifully balanced. If the weak force had been a little bit different, then carbon and oxygen wouldn't be stable inside the hearts of stars, and there would be none of that in the universe. And I think that's a wonderful and significant story. 50 years ago, I couldn't have told that story, because we didn't know it. It makes me really feel that that civilization -- which, as I say, if you believe the scientific creation story, has emerged purely as a result of the laws of physics, and a few hydrogen atoms -- then I think, to me anyway, it makes me feel incredibly valuable.
Das ist also der LHC. Wenn er im Sommer in Betrieb genommen wird, wird der LHC ganz sicher das nächste Kapitel in diesem Buch schreiben. Ich freue mich bereits sehr und kann es kaum erwarten, dass er eingeschaltet wird. Danke.
So that's the LHC. The LHC is certainly, when it turns on in summer, going to write the next chapter of that book. And I'm certainly looking forward with immense excitement to it being turned on. Thanks.
(Applaus)
(Applause)