Som partikelfysiker studerer jeg elementarpartiklerne, og hvordan de interagerer på det mest fundamentale niveau. I det meste af min forskningskarriere har jeg brugt acceleratorer, som elektronacceleratoren på Stanford Universitet, lige oppe af vejen, til at studere ting på mindste målestok. Men for nylig har jeg vendt min opmærksomhed mod universet på største målestok. For, som jeg vil forklare for jer, er spørgsmålene på mindste og største målestok faktisk meget forbundne. Så jeg vil fortælle jer om vores en-og-tyvende-århundredes syn på universet, hvad det består af, og hvilke store spørgsmål der er i fysiske videnskaber -- i det mindste nogle af de store spørgsmål.
As a particle physicist, I study the elementary particles and how they interact on the most fundamental level. For most of my research career, I've been using accelerators, such as the electron accelerator at Stanford University, just up the road, to study things on the smallest scale. But more recently, I've been turning my attention to the universe on the largest scale. Because, as I'll explain to you, the questions on the smallest and the largest scale are actually very connected. So I'm going to tell you about our twenty-first-century view of the universe, what it's made of and what the big questions in the physical sciences are -- at least some of the big questions.
Så, for nylig har vi indset, at det normale stof i universet -- og med normalt stof mener jeg jer, mig, planeterne, stjernerne, galakserne -- det normale stof udgør kun få procent af indholdet i universet. Næsten en fjerdedel, eller nogenlunde en fjerdedel af stoffet i universet er noget, der er usynligt. Men usynligt mener jeg, det ikke absorberer i det elektromagnetiske spektrum. Det stråler ikke i det elektromagnetiske spektrum. Det reflekterer ikke. Det interagerer ikke med det elektromagnetiske spektrum, hvilket er det, vi bruger til at opdage ting med. Det interagerer overhovedet ikke. Så hvordan ved vi, det er der? Vi ved, det er der fra dets gravitationelle effekter. Faktisk dominerer dette mørke stof de gravitationelle effekter i universet på stor skala, og jeg vil fortælle jer om beviserne for det.
So, recently, we have realized that the ordinary matter in the universe -- and by ordinary matter, I mean you, me, the planets, the stars, the galaxies -- the ordinary matter makes up only a few percent of the content of the universe. Almost a quarter, or approximately a quarter of the matter in the universe, is stuff that's invisible. By invisible, I mean it doesn't absorb in the electromagnetic spectrum. It doesn't emit in the electromagnetic spectrum. It doesn't reflect. It doesn't interact with the electromagnetic spectrum, which is what we use to detect things. It doesn't interact at all. So how do we know it's there? We know it's there by its gravitational effects. In fact, this dark matter dominates the gravitational effects in the universe on a large scale, and I'll be telling you about the evidence for that.
Hvad med resten af tærten? Resten af tærten er en meget mystisk substans ved navn mørk energi. Mere om den senere, OK. Så las os indtil videre se på beviserne for mørkt stof. I disse galakser, især i en spiralgalakse som denne, er det meste af stjernernes masse koncentreret i midten af galaksen. Denne kæmpe masse af alle disse stjerne holder stjernerne i cirkulære kredsløb i galaksen. Så vi har disse stjerne, der går rundt i cirkler, sådan her. Som I kan forestille jer, selv hvis I kender fysik, burde dette være intuitivt, OK -- at stjerner, der er tættere på massen i midten, vil rotere med højere fart end dem, der er længere herude, OK.
What about the rest of the pie? The rest of the pie is a very mysterious substance called dark energy. More about that later, OK. So for now, let's turn to the evidence for dark matter. In these galaxies, especially in a spiral galaxy like this, most of the mass of the stars is concentrated in the middle of the galaxy. This huge mass of all these stars keeps stars in circular orbits in the galaxy. So we have these stars going around in circles like this. As you can imagine, even if you know physics, this should be intuitive, OK -- that stars that are closer to the mass in the middle will be rotating at a higher speed than those that are further out here, OK.
Så det, man ville forvente, er, at hvis man målte kredsløbsfarten af de stjerner, at de ville være langsommere på kanterne end indeni. Med andre ord hvis vi målte farten som funktionen af afstanden -- dette er den eneste gang, jeg viser en graf, OK -- ville man forvente, at den går ned som afstanden forøges fra centrum af galaksen. Når de målinger bliver foretaget, finder vi i stedet, at farten stort set er konstant som funktion af afstanden. Hvis den er konstant, betyder det, at stjernerne derude mærker de gravitationelle effekter fra stof, som vi ikke ser. Faktisk lader denne galakse og enhver anden galakse til at være indhyllet i en sky af dette usynlige mørke stof. Og denne sky af stof er meget mere sfærisk end galakserne selv, og den strækker sig over et meget større område end galaksen. Så vi ser galaksen og fikserer på den, men det er faktisk en sky af mørkt stof, der dominerer denne galakses struktur og dynamik.
So what you would expect is that if you measured the orbital speed of the stars, that they should be slower on the edges than on the inside. In other words, if we measured speed as a function of distance -- this is the only time I'm going to show a graph, OK -- we would expect that it goes down as the distance increases from the center of the galaxy. When those measurements are made, instead what we find is that the speed is basically constant, as a function of distance. If it's constant, that means that the stars out here are feeling the gravitational effects of matter that we do not see. In fact, this galaxy and every other galaxy appears to be embedded in a cloud of this invisible dark matter. And this cloud of matter is much more spherical than the galaxy themselves, and it extends over a much wider range than the galaxy. So we see the galaxy and fixate on that, but it's actually a cloud of dark matter that's dominating the structure and the dynamics of this galaxy.
Galakser selv er ikke strøget tilfældigt i rummet; de har det med at hænge i hobe. Og dette er et eksempel på en meget, faktisk, kendt hob, Coma-hoben. Og der er tusindvis af galakser i denne hob. De er de hvide, lodne, elliptiske ting her. Så disse galakse-hobe -- vi tager et øjebliksbillede nu, vi tager et øjebliksbillede om et årti, den vil ligne sig selv. Men disse galakser bevæger sig faktisk med ekstremt høj fart. De bevæger sig rundt i denne hobs gravitationelle potentialbrønd, OK. Så alle disse galakser bevæger sig. Vi kan måle disse galaksers fart, deres kredsløbshastigheder, og finde ud af, hvor meget masser der er i denne hob.
Galaxies themselves are not strewn randomly in space; they tend to cluster. And this is an example of a very, actually, famous cluster, the Coma cluster. And there are thousands of galaxies in this cluster. They're the white, fuzzy, elliptical things here. So these galaxy clusters -- we take a snapshot now, we take a snapshot in a decade, it'll look identical. But these galaxies are actually moving at extremely high speeds. They're moving around in this gravitational potential well of this cluster, OK. So all of these galaxies are moving. We can measure the speeds of these galaxies, their orbital velocities, and figure out how much mass is in this cluster.
Og igen er det, vi finder, at der er meget mere masse der, end der kan gøres rede for af galakserne, som vi ser. Eller hvis vi ser på andre dele af det elektromagnetiske spektrum, ser vi, at der også er en masse gas i denne hob. Men det kan heller ikke gøre rede for massen. Faktisk ser der ud til at være omkring ti gange så meget masse her i form af dette usynlige mørke stof, som der er af det normale stof, OK. Det ville være skønt, hvis vi kunne se dette mørke stof en smule mere direkte. Jeg sætter bare denne store, blå klat derpå, OK, for at minde jer om, at det er der. Kan vi se det mere visuelt? Ja, vi kan.
And again, what we find is that there is much more mass there than can be accounted for by the galaxies that we see. Or if we look in other parts of the electromagnetic spectrum, we see that there's a lot of gas in this cluster, as well. But that cannot account for the mass either. In fact, there appears to be about ten times as much mass here in the form of this invisible or dark matter as there is in the ordinary matter, OK. It would be nice if we could see this dark matter a little bit more directly. I'm just putting this big, blue blob on there, OK, to try to remind you that it's there. Can we see it more visually? Yes, we can.
Og lad mig derfor lede jer gennem, hvordan vi kan gøre dette. Så her er en iagttager: det kunne være et øje, det kunne være et teleskop. Og forestil jer, der er en galakse herude i universet. Hvordan ser vi den galakse? En stråle af lys forlader galaksen og rejser gennem universet i måske milliarder af år, før det kommer ind i teleskopet eller jeres øje. Nå, hvordan deducerer vi, hvor galaksen er? Altså vi deducerer det ved retningen, som strålen rejser i når den kommer ind i vores øje, ikke? Vi siger, lysstrålen kom denne vej fra; galaksen må være der, OK. Forestil jer nu, jeg sætter en galaksehob i midten -- og glem ikke det mørke stof, OK. Hvis vi nu ser på en anden lysstråle, en, der rejser på denne måde, er vi nu nødt til at tage det med i overvejelserne, som Einstein forudså, da han udviklede den generelle relativitetsteori. Og det var, at det gravitationelle felt fra massen vil afbøje ikke bare partiklernes bane, men vil afbøje lyset selv.
And so let me lead you through how we can do this. So here's an observer: it could be an eye; it could be a telescope. And suppose there's a galaxy out here in the universe. How do we see that galaxy? A ray of light leaves the galaxy and travels through the universe for perhaps billions of years before it enters the telescope or your eye. Now, how do we deduce where the galaxy is? Well, we deduce it by the direction that the ray is traveling as it enters our eye, right? We say, the ray of light came this way; the galaxy must be there, OK. Now, suppose I put in the middle a cluster of galaxies -- and don't forget the dark matter, OK. Now, if we consider a different ray of light, one going off like this, we now need to take into account what Einstein predicted when he developed general relativity. And that was that the gravitational field, due to mass, will deflect not only the trajectory of particles, but will deflect light itself.
Så denne lysstråle vil ikke fortsætte i en lige linje, men vil derimod bøje og kunne end med at gå ind i vores øje. Hvor vil denne iagttager se galaksen? I kan svare. Op, ikke? Vi ekstrapolerer tilbage og siger, galaksen er heroppe. Er der nogen anden lysstråle, der kunne klare den ind i iagttagerens øje fra den galakse? Ja, godt. Jeg ser folk gøre sådan her. Så en lysstråle kunne gå ned, blive bøjet op i iagttagerens øje, og iagttageren ser en lysstråle her.
So this light ray will not continue in a straight line, but would rather bend and could end up going into our eye. Where will this observer see the galaxy? You can respond. Up, right? We extrapolate backwards and say the galaxy is up here. Is there any other ray of light that could make into the observer's eye from that galaxy? Yes, great. I see people going down like this. So a ray of light could go down, be bent up into the observer's eye, and the observer sees a ray of light here.
Tag nu med i overvejelserne, at vi lever i et tredimensionelt univers, OK, et tredimensionelt rum. Er der nogle andre lysstråler, der kunne klare den til øjet? Ja! Strålerne ville ligge i en -- jeg ville gerne se -- jah, i en kegle. Så der er en hel lysstråle -- lysstråler i en kegle -- der alle vil blive bøjet af den hob og klare den ind i iagttagerens øje. Hvis der er en kegle af lys, der kommer ind i mit øje, hvad ser jeg? En cirkel, en ring. Det hedder en Einstein-ring. Einstein forudså det, OK. Nå det vil kun være en perfekt ring, hvis kilden, afbøjeren og øjenæblet i dette tilfælde alle er i en perfekt lige linje. Hvis de er en smule forskudt, ser man et andet billede.
Now, take into account the fact that we live in a three-dimensional universe, OK, a three-dimensional space. Are there any other rays of light that could make it into the eye? Yes! The rays would lie on a -- I'd like to see -- yeah, on a cone. So there's a whole ray of light -- rays of light on a cone -- that will all be bent by that cluster and make it into the observer's eye. If there is a cone of light coming into my eye, what do I see? A circle, a ring. It's called an Einstein ring. Einstein predicted that, OK. Now, it will only be a perfect ring if the source, the deflector and the eyeball, in this case, are all in a perfectly straight line. If they're slightly skewed, we'll see a different image.
Altså I kan lave et eksperiment i aften til receptionen, OK, for at finde ud af, hvordan det billede vil se ud. For det viser sig, at der er en form for linse, som vi kan lave, der har den rigtige form til at producere denne form for effekt. Man kalder dette for gravitationslinseeffekten. Og derfor er dette jeres instrument, OK. (Latter). Men ignorer den øverste del. Det er den nederste del, som jeg vil have jer til at koncentrere jer om, OK. Så faktisk, hjemme, når vi smadrer et vinglas, gemmer jeg bunden, tager den til maskinsforretningen. Vi sliber den af, og jeg har en lille gravitationslinse, OK. Så den har den rigtige form til at producere linseeffekten. Og så er det næste I skal gøre i jeres eksperiment at tage et lommetørklæde. Jeg tog et stykke millimeterpapir -- jeg er fysiker. Så, et lommetørklæde. Tegn en lille modelgalakse i midten. Og læg så linsen over galaksen, og det, I vil finde, er, at I vil se en ring, en Einstein-ring. Bevæg nu bunden hen til siden, og ringen vil dele sig op i buer, OK. Og I kan lægge den på toppen af billedet. På millimeterpapiret kan I se, hvordan alle linjerne på millimeterpapiret er blevet forvrænget. Og igen er dette en ret præcis model på, hvad der sker ved gravitationslinseeffekten.
Now, you can do an experiment tonight over the reception, OK, to figure out what that image will look like. Because it turns out that there is a kind of lens that we can devise, that has the right shape to produce this kind of effect. We call this gravitational lensing. And so, this is your instrument, OK. (Laughter). But ignore the top part. It's the base that I want you to concentrate, OK. So, actually, at home, whenever we break a wineglass, I save the bottom, take it over to the machine shop. We shave it off, and I have a little gravitational lens, OK. So it's got the right shape to produce the lensing. And so the next thing you need to do in your experiment is grab a napkin. I grabbed a piece of graph paper -- I'm a physicist. (Laughter) So, a napkin. Draw a little model galaxy in the middle. And now put the lens over the galaxy, and what you'll find is that you'll see a ring, an Einstein ring. Now, move the base off to the side, and the ring will split up into arcs, OK. And you can put it on top of any image. On the graph paper, you can see how all the lines on the graph paper have been distorted. And again, this is a kind of an accurate model of what happens with the gravitational lensing.
OK, så spørgsmålet er: ser vi dette på himlen? Ser vi buer på himlen, når vi ser på, lad os sige, en galaksehob? Og svaret er ja. Og her er så et billede fra Hubble-rumteleskopet. Mange af billederne, I ser, er tidligere fra Hubble-rumteleskopet. Nå, for det første, for de gyldne galakser -- disse er galakserne i hoben. De er dem, der er indhyllet i det hav af mørkt stof, der forårsager bøjningen af lyset til at skabe disse optiske illusioner, eller luftspejlinger, praktisk talt, af bagvedliggende galakser. Så stregerne, som I ser, alle stregerne, er faktisk forvrængede billeder af galakser, der er meget længere væk.
OK, so the question is: do we see this in the sky? Do we see arcs in the sky when we look at, say, a cluster of galaxies? And the answer is yes. And so, here's an image from the Hubble Space Telescope. Many of the images you are seeing are earlier from the Hubble Space Telescope. Well, first of all, for the golden shape galaxies -- those are the galaxies in the cluster. They're the ones that are embedded in that sea of dark matter that are causing the bending of the light to cause these optical illusions, or mirages, practically, of the background galaxies. So the streaks that you see, all these streaks, are actually distorted images of galaxies that are much further away.
Så det, vi kan gøre, er, at alt efter hvor meget forvrængning vi ser i de billeder, kan vi kalkulere, hvor meget masse, der må være i denne hob. Og det er en enorm mængde masse. Og man kan også se med det blotte øje, ved at se på dette, at disse buer ikke centreres om individuelle galakser. De centreres om en mere udspredt struktur, og det er det mørke stof, i hvilket hoben er indhyllet, OK. Så dette er det tætteste man kan komme på at se i det mindste det mørke stofs effekter med sit blotte øje.
So what we can do, then, is based on how much distortion we see in those images, we can calculate how much mass there must be in this cluster. And it's an enormous amount of mass. And also, you can tell by eye, by looking at this, that these arcs are not centered on individual galaxies. They are centered on some more spread out structure, and that is the dark matter in which the cluster is embedded, OK. So this is the closest you can get to kind of seeing at least the effects of the dark matter with your naked eye.
OK, så, en hurtig opsamling for at være sikker på I kan følge med. Altså beviserne, som vi har på, at en fjerdedel af universet er mørkt stof -- dette gravitationelt tiltrækkende stof -- er, at galakser, farten, med hvilken stjerner er i kredsløb i galakser, er alt for stor; de må være indhyllede i mørkt stof. Farten, med hvilken galakser inden i hobe er i kredsløb, er alt for stor; de må være indhyllede i mørkt stof. Og vi ser disse gravitationslinseeffekter, disse forvrængninger, der siger, at, igen, hobe er indhyllede i mørkt stof.
OK, so, a quick review then, to see that you're following. So the evidence that we have that a quarter of the universe is dark matter -- this gravitationally attracting stuff -- is that galaxies, the speed with which stars orbiting galaxies is much too large; it must be embedded in dark matter. The speed with which galaxies within clusters are orbiting is much too large; it must be embedded in dark matter. And we see these gravitational lensing effects, these distortions that say that, again, clusters are embedded in dark matter.
OK. Så lad os nu vende os mod mørk energi. Så for at forstå beviserne for mørk energi er vi nødt til at diskutere noget, som Stephen Hawking henviste til i den sidste session. Og det er det faktum, at rummet selv udvider sig. Så hvis vi forestiller os en sektion af vores uendelige univers -- og derfor har jeg lagt fire spiralgalakser ind, OK -- og forestiller os, at man indlægger et sæt båndmål, så hver linje herpå svarer til et båndmål, vandret eller lodret, til at måle, hvor ting er. Hvis man kunne gøre dette, ville man opdage, at med hver dag, hvert år, hver milliarder af år, OK, er afstanden mellem galakser større. Og det er ikke fordi, galakser bevæger sig væk fra hinanden gennem rummet. De bevæger sig ikke nødvendigvis gennem rummet. De bevæger sig væk fra hinanden, fordi rummet selv bliver større, OK. Det er det, udvidelsen af universet eller rummet betyder. Så de bevæger sig længere fra hinanden.
OK. So now, let's turn to dark energy. So to understand the evidence for dark energy, we need to discuss something that Stephen Hawking referred to in the previous session. And that is the fact that space itself is expanding. So if we imagine a section of our infinite universe -- and so I've put down four spiral galaxies, OK -- and imagine that you put down a set of tape measures, so every line on here corresponds to a tape measure, horizontal or vertical, for measuring where things are. If you could do this, what you would find that with each passing day, each passing year, each passing billions of years, OK, the distance between galaxies is getting greater. And it's not because galaxies are moving away from each other through space. They're not necessarily moving through space. They're moving away from each other because space itself is getting bigger, OK. That's what the expansion of the universe or space means. So they're moving further apart.
Nå, det, Stephen Hawking også nævnte, er, at efter Big Bang udvidede rummet sig med meget høj fart. Men fordi der er gravitationelt tiltrækkende stof inden i dette rum, vil det bremse udvidelsen af rummet, OK. Så udvidelsen bremses med tiden. Så i det sidste århundrede, OK, debatterede folk om, hvorvidt denne udvidelse af rummet ville fortsætte for evigt; hvorvidt den ville bremses, I ved, vil blive bremset, men fortsætte for evigt; bremses og stoppe, asymptotisk stoppe; eller bremses, stoppe og så vende om, så det begynder at trække sig sammen igen. Så for lidt over et årti siden satte to grupper af fysikere og astronomer ud for at måle farten, med hvilken udvidelsen af rummet blev bremset, OK. Med hvor meget mindre udvider det sig i dag sammenlignet med, lad os sige, et på milliarder år siden?
Now, what Stephen Hawking mentioned, as well, is that after the Big Bang, space expanded at a very rapid rate. But because gravitationally attracting matter is embedded in this space, it tends to slow down the expansion of the space, OK. So the expansion slows down with time. So, in the last century, OK, people debated about whether this expansion of space would continue forever; whether it would slow down, you know, will be slowing down, but continue forever; slow down and stop, asymptotically stop; or slow down, stop, and then reverse, so it starts to contract again. So a little over a decade ago, two groups of physicists and astronomers set out to measure the rate at which the expansion of space was slowing down, OK. By how much less is it expanding today, compared to, say, a couple of billion years ago?
Det overraskende svar på dette spørgsmål, OK, fra disse eksperimenter var, at rummet udvider sig med en højere fart i dag, end det gjorde for nogle få milliarder år siden, OK. Så udvidelsen af rummet accelererer faktisk. Dette var et fuldstændigt overraskende resultat. Der er intet overbevisende teoretisk argument for, hvorfor dette skulle ske, OK. Ingen forudså frem i tiden, dette er det, man ville finde. Det var det modsatte det, der var forventet. Så vi mangler noget for at være i stand til at forklare det. Det viser sig nu i matematik, man kan lægge det ind som et begreb, der er en energi, men det er en fuldstændig forskellig type af energi fra noget, vi nogensinde har set før. Vi kalder det mørk energi, og den har denne effekt at få rummet til at udvide sig. Men vi har ikke en god grund til at lægge den derind lige her, OK. Så det er virkelig uforklaret, hvorfor vi er nødt til at lægge den ind.
The startling answer to this question, OK, from these experiments, was that space is expanding at a faster rate today than it was a few billion years ago, OK. So the expansion of space is actually speeding up. This was a completely surprising result. There is no persuasive theoretical argument for why this should happen, OK. No one was predicting ahead of time this is what's going to be found. It was the opposite of what was expected. So we need something to be able to explain that. Now it turns out, in the mathematics, you can put it in as a term that's an energy, but it's a completely different type of energy from anything we've ever seen before. We call it dark energy, and it has this effect of causing space to expand. But we don't have a good motivation for putting it in there at this point, OK. So it's really unexplained as to why we need to put it in.
Nå, så lige nu er det, jeg virkelig gerne vil understrege over for jer, at for det første er mørkt stof og mørk energi fuldstændigt forskellige ting, OK. Der er virkelig to mysterier derude om, hvad udgør det meste af universet, og de har meget forskellige effekter. Mørkt stof, fordi det tiltrækker gravitationelt, har det med at fremme strukturvækst, OK. Så galaksehobe vil have det med at dannes, på grund at al denne gravitationelle tiltrækning. Mørk energi derimod lægger mere og mere rum mellem galakserne, får den, den gravitationelle tiltrækning mellem dem, til at blive mindre, og derfor hæmmer den strukturvæksten. Så ved at se på ting som galaksehobe, og hvordan de -- deres tæthed, hvor mange der er som en funktion af tid -- kan vi lære om, hvordan mørkt stof og mørk energi konkurrerer imod hinanden i strukturdannelse.
Now, so at this point, then, what I want to really emphasize to you, is that, first of all, dark matter and dark energy are completely different things, OK. There are really two mysteries out there as to what makes up most of the universe, and they have very different effects. Dark matter, because it gravitationally attracts, it tends to encourage the growth of structure, OK. So clusters of galaxies will tend to form, because of all this gravitational attraction. Dark energy, on the other hand, is putting more and more space between the galaxies, makes it, the gravitational attraction between them decrease, and so it impedes the growth of structure. So by looking at things like clusters of galaxies, and how they -- their number density, how many there are as a function of time -- we can learn about how dark matter and dark energy compete against each other in structure forming.
Med hensyn til mørkt stof sagde jeg, at vi ikke har noget, I ved, virkeligt overbevisende argument for mørk energi. Har vi noget for mørkt stof? Og svaret er ja. Vi har velmotiverede kandidater til mørkt stof. Nå, hvad mener jeg med velmotivede? Jeg mener, at vi har matematisk sammenhængende teorier, som faktisk blev introduceret til at forklare et helt andet fænomen, OK, ting, som jeg ikke engang har talt om, der hver forudser eksistensen af en meget svagt interagerende, ny partikel.
In terms of dark matter, I said that we don't have any, you know, really persuasive argument for dark energy. Do we have anything for dark matter? And the answer is yes. We have well-motivated candidates for the dark matter. Now, what do I mean by well motivated? I mean that we have mathematically consistent theories that were actually introduced to explain a completely different phenomenon, OK, things that I haven't even talked about, that each predict the existence of a very weakly interacting, new particle.
Så dette er præcis det, man vil have i fysik: hvor en forudsigelse kommer ud af en matematisk sammenhængende teori, der egentlig blev udviklet til noget andet. Men man ved ikke, om nogen af dem faktisk er kandidaten til det mørke stof, OK. En eller begge, hvem ved? Eller det kunne være noget helt andet. Nå vi leder efter disse mørkt stof-partikler, fordi de, når alt kommer til alt, er her i rummet, OK, og de kom ikke ind gennem døren. De går bare igennem alt. De kan komme gennem bygningen, gennem Jorden -- de er så ikke-interagerende.
So, this is exactly what you want in physics: where a prediction comes out of a mathematically consistent theory that was actually developed for something else. But we don't know if either of those are actually the dark matter candidate, OK. One or both, who knows? Or it could be something completely different. Now, we look for these dark matter particles because, after all, they are here in the room, OK, and they didn't come in the door. They just pass through anything. They can come through the building, through the Earth -- they're so non-interacting.
Så en måde at lede efter dem er at bygge detektorer, der er ekstremt følsomme over for, at en mørk stof-partikel kommer gennem og rammer dem. Så en krystal, der ringer, hvis det sker. Så en af mine kollegaer længere oppe ad vejen og hans medarbejdere har bygget sådan en detektor. Og de har placeret den dybt nede i en jernmine i Minnesota, OK, langt under jorden og har faktisk i de sidste par dage annonceret de mest følsomme resultater indtil videre. De har ikke set noget, OK, men det lægger begrænsninger på, hvad massen og interaktionsstyrke af disse mørk stof-partikler er. Der bliver affyret et satellitteleskop senere i år, og det vil kigge mod midten af galaksen for at se, om vi kan se mørk stof-partikler, der annihilerer og producerer gammastråler, der kunne blive detekteret med dette. Large Hadron Collider, en partikelfysikaccelerator, som vi tænder for senere i år. Det er muligt, at mørk stof-partikler kunne blive produceret i Large Hadron Collider.
So one way to look for them is to build detectors that are extremely sensitive to a dark matter particle coming through and bumping it. So a crystal that will ring if that happens. So one of my colleagues up the road and his collaborators have built such a detector. And they've put it deep down in an iron mine in Minnesota, OK, deep under the ground, and in fact, in the last couple of days announced the most sensitive results so far. They haven't seen anything, OK, but it puts limits on what the mass and the interaction strength of these dark matter particles are. There's going to be a satellite telescope launched later this year and it will look towards the middle of the galaxy, to see if we can see dark matter particles annihilating and producing gamma rays that could be detected with this. The Large Hadron Collider, a particle physics accelerator, that we'll be turning on later this year. It is possible that dark matter particles might be produced at the Large Hadron Collider.
Men fordi de er så ikke-interagerende, vil de faktisk undslippe detektoren, så deres signatur vil være manglende energi, OK. Nå, desværre er der en masse ny fysik, hvis signatur kunne være manglende energi, så det vil blive svært at se forskel. Og endelig, for fremtidige bestræbelser bliver der designet teleskoper til specifikt at tage fat på spørgsmålene om mørkt stof og mørk energi -- landbaserede teleskoper, og der er tre rumbaserede teleskoper, der er i konkurrence lige nu om at blive affyret for at efterforske mørkt stof og mørk energi. Så med hensyn til de store spørgsmål: hvad er mørkt stof? Hvad er mørk energi? De store spørgsmål, fysikken står over for. Og jeg er sikker på I har en masse spørgsmål, som jeg ser rigtig meget frem til at svare på i løbet af de næste 72 timer, hvor jeg er her. Tak. (Bifald)
Now, because they are so non-interactive, they will actually escape the detector, so their signature will be missing energy, OK. Now, unfortunately, there is a lot of new physics whose signature could be missing energy, so it will be hard to tell the difference. And finally, for future endeavors, there are telescopes being designed specifically to address the questions of dark matter and dark energy -- ground-based telescopes, and there are three space-based telescopes that are in competition right now to be launched to investigate dark matter and dark energy. So in terms of the big questions: what is dark matter? What is dark energy? The big questions facing physics. And I'm sure you have lots of questions, which I very much look forward to addressing over the next 72 hours, while I'm here. Thank you. (Applause)