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.
Sebagai fisikawan partikel, saya mempelajari partikel dasar dan bagaimana interaksi mereka pada tingkat paling dasar. Sebagian besar karir penelitian saya, saya telah menggunakan alat pemercepat seperti alat untuk mempercepat elektron di Universitas Stanford, di dekat sini, untuk mempelajari benda-benda terkecil. Namun akhir-akhir ini, saya mengalihkan perhatian saya pada alam semesta dalam skala besar. Karena, seperti yang akan saya jelaskan, pertanyaan tentang hal terkecil dan terbesar sebenarnya sangat berhubungan. Saya akan memberitahu tentang pandangan abad ke 21 tentang alam semesta apa bahan pembuatnya dan apa pertanyaan besar dalam ilmu fisika -- setidaknya beberapa pertanyaan besar.
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.
Akhir-akhir ini, kita tahu bahwa materi biasa dari alam semesta maksud saya dengan materi biasa, Anda, saya planet, bintang, dan galaksi -- materi biasa hanya mencakup beberapa persen dari seluruh alam semesta. Hampir atau mendekati seperempat dari materi alam semesta, adalah benda yang tidak terlihat. Maksud saya benda ini tidak menyerap gelombang elektromagnet. Tidak memancarkan gelombang elektromagnet, tidak memantulkannya. Benda ini tidak berinteraksi dengan gelombang elektromagnet yang kita gunakan untuk mengenali benda. Benda ini tidak berinteraksi sama sekali. Bagaimana kami mengetahui itu ada? Kami tahu melalui pengaruh gravitasnya. Bahkan, materi gelap ini menguasai pengaruh gravitasi di alam semesta pada skala besar dan saya akan menunjukkan buktinya.
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.
Lalu apakah sisanya? Sisanya bahan yang sangat misterius yang disebut energi gelap. Saya akan menjelaskannya nanti. Sekarang, mari kita lihat bukti adanya materi gelap. Di galaksi ini, terutama di galaksi berbentuk spiral seperti ini, sebagian besar massa bintang-bintang ada di tengah galaksi. Massa yang besar dari bintang-bintang ini menjaga bentuk orbit lingkaran galaksi. Mereka mengelilingi galaksi dalam lingkaran seperti ini. Seperti yang bisa Anda bayangkan, bahkan jika Anda tidak mengerti fisika -- menggunakan intuisi - bintang yang lebih dekat dengan pusat galaksi akan berputar lebih cepat dari yang ada di bagian luar.
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.
Jadi jika Anda mengukur kecepatan orbit dari bintang-bintang ini, perkiraan Anda adalah bintang pada tepi harusnya memiliki kecepatan lebih rendah dari pada yang di tengah. Dengan kata lain, jika kita mengukur kecepatan sebagai fungsi dari jarak -- inilah satu-satunya grafik yang saya punya, Ok -- perkiraannya kecepatan menurun dengan bertambahnya jarak dari pusat galaksi. Saat kami melakukan pengukuran, yang kami temukan justru kecepatannya tetap sebagai fungsi jarak. Jika kecepatannya tetap, artinya bintang di bagian luar merasakan efek gravitasi dari materi yang tidak dapat kita lihat. Bahkan, galaksi ini dan semua galaksi lain tampaknya terlekat pada awan materi gelap yang tidak terlihat. Awan materi ini lebih berbentuk lingkaran dari galaksi itu sendiri dan benda ini menempati ruang yang jauh lebih besar dibandingkan galaksi. Kami melihat galaksi saling terikat satu sama lain, namun sebenarnya awan materi gelap ini yang menguasai struktur dan dinamika galaksi.
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.
Galaksi itu sendiri tidak terpencar secara acak di alam; mereka cenderung berkelompok. Ini contoh dari kelompok yang cukup terkenal, kelompok Coma. Ada ribuan galaksi dalam kumpulan ini. Benda putih, kabur, dan berbentuk elips ini. Galaksi-galaksi ini berkelompok -- jika kita mengambil gambar sekarang atau puluhan tahun lagi -- semuanya tampak sama. Namun galaksi ini sebenarnya bergerak dengan kecepatan yang sangat tinggi. Mereka bergerak mengitari sumber potensial gravitasi di kelompok ini. Jadi semua galaksi bergerak. Kita dapat mengukur kecepatan galaksi ini, kecepatan orbitnya, dan menghitung massa kelompok ini.
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.
Lagi, yang kami temukan, massa galaksi itu jauh lebih besar dari massa materi di galaksi yang dapat kita lihat. Atau jika kita melihat pada bagian lain gelombang elektromagnet, kita juga melihat ada banyak gas di kumpulan ini. Tapi itu juga tidak cukup untuk membentuk massa yang besar. Bahkan, massa kumpulan ini sepuluh kali lebih besar dalam bentuk materi gelap yang tidak terlihat dari pada massa materi biasa. Jika kita bisa melihat materi gelap ini secara langsung tentu akan lebih baik. Saya hanya menaruh gelembung biru besar di sana untuk mengingatkan kalau materi itu ada di sana. Dapatkah kita melihatnya dengan lebih jelas? Iya.
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.
Saya akan menjelaskan bagaimana kami melakukannya. Ini adalah pengamat: dapat berupa mata atau teleskop. Dan anggaplah ada galaksi jauh di sana. Bagaimana kita melihat galaksi itu? Cahaya meninggalkan galaksi itu dan berjalan melalui alam semesta mungkin selama miliaran tahun sebelum cahaya itu sampai ke teleskop atau mata Anda. Lalu, bagaimana kami menentukan letak galaksi itu? Kami menentukannya dengan arah cahaya yang datang saat memasuki mata kita, benar? Katakanlah, cahaya itu datang dari arah ini; maka galaksi itu ada di sana. Anggaplah di tengah-tengah ada kumpulan galaksi lain -- dan jangan lupa tentang materi gelap. Sekarang, jika kita menganggap cahaya yang lain, seperti ini kita harus mempertimbangkan apa yang diprediksikan oleh Einstein saat dia mengembangkan teori relativitas umum. Yaitu medan gravitasi, karena massa ini tidak hanya membelokkan lintasan dari partikel tapi membelokkan cahaya itu sendiri.
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.
Jadi sinar ini tidak akan berjalan lurus namun berbelok dan akhirnya masuk ke mata kita. Di mana pengamat ini melihat galaksi itu? Anda dapat menjawab. Di atas, bukan? Kita meramalkan bahwa galaksi itu ada di sebelah atas ini. Apakah ada sinar yang lain? yang dapat masuk ke dalam mata pengamat dari galaksi itu? Ya, benar. Saya melihat ada yang menjawab ke bawah. Jadi cahaya dapat menuju ke bawah lalu dibelokkan ke atas menuju mata pengamat, dan pengamat melihat cahaya di sini.
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.
Sekarang, ingatlah bahwa kita hidup di alam semesta tiga dimensi, ruang tiga dimensi. Apakah ada cahaya lain yang dapat masuk ke dalam mata pengamat? Benar! Cahaya itu akan menjadi -- coba saya lihat -- ya sebuah kerucut. Seluruh cahaya ini -- pancaran cahaya berbentuk kerucut -- yang akan dibelokkan oleh kumpulan itu dan masuk ke dalam mata pengamat. Jika ada cahaya berbentuk kerucut yang masuk ke dalam mata, apa yang akan terlihat? Lingkaran, sebuah cincin. Hal ini disebut cincin Einstein -- Einstein memperkirakan hal itu. Cincin ini hanya akan sempurna jika sumbernya, benda yang membelokkan dan mata kita, tepat berada pada garis lurus. Jika sedikit miring, kita akan melihat gambar yang berbeda.
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.
Anda dapat mencobanya nanti di acara resepsi, untuk mencari tahu seperti apa gambar ini terlihat. Karena nampaknya ada lensa yang dapat kita gunakan, yang memiliki bentuk yang tepat untuk menghasilkan efek tersebut. Kami menyebutnya pembiasan cahaya karena gravitasi. Inilah alat-alatnya. (Suara tawa) Jangan pedulikan bagian atasnya. Saya ingin Anda melihat pada bagian bawahnya. Jadi sebenarnya, di rumah, setiap kali kami memecahkan gelas anggur, saya menyimpan bagian bawahnya, membawanya ke bengkel. Kami memotongnya, dan saya memiliki lensa gravitasi kecil ini. Bentuknya benar-benar tepat untuk menghasilkan efek pembelokan ini. Selanjutnya, Anda bisa mengadakan percobaan, ambil serbet. Saya mengambil kertas grafik, karena saya fisikawan. (Suara tawa) Sebuah serbet. Gambarlah model galaksi di bagian tengah. Lalu kita taruh lensa di atas galaksi itu. Dan Anda akan melihat sebuah cincin, cincin Einstein. Sekarang pindahkan lensa itu ke sisi yang lain dan cincin itu akan berubah menjadi lengkungan. Anda dapat meletakkannya di atas gambar apa saja. Pada kertas grafik, Anda dapat melihat bagaimana garis-garis pada kertas grafik ini telah bengkok. Lagi, ini adalah model yang tepat untuk melihat pembiasan cahaya karena gravitasi.
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.
Pertanyaannya: apakah kita melihat ini di langit? Apakah kita melihat lengkungan di langit saat melihat kumpulan galaksi? Jawabannya: iya. Ini gambar dari teleskop luar angkasa Hubble. Banyak gambar yang sudah Anda lihat sebelumnya dari teleskop luar angkasa Hubble. Yang pertama, galaksi berbentuk emas -- itu galaksi yang ada di dalam kelompok itu. Itu galaksi yang diselimuti lautan materi gelap yang menyebabkan pembelokkan cahaya dan mengakibatkan ilusi optik ini, atau fatamorgana dari galaksi di belakangnya. Semua garis yang Anda lihat, garis-garis ini sebenarnya gambaran yang telah terdistorsi dari galaksi yang lebih jauh.
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.
Yang dapat kami lakukan berdasarkan banyaknya distorsi yang kita lihat pada gambaran itu, kita dapat menghitung massa sebenarnya dari kumpulan ini. Dan hasilnya sangat besar. Juga, Anda dapat melihatnya dengan mata Anda, lengkungan ini tidak berpusat pada salah satu galaksi namun terpusat pada struktur yang lebih menyebar. Inilah materi gelap di mana kumpulan galaksi ini terikat. Ini cara yang paling dekat bagi Anda bisa untuk melihat setidaknya efek dari materi gelap dengan mata telanjang.
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.
Saya akan mengulang dengan cepat, untuk melihat apakah Anda mengikuti. Jadi bukti bahwa seperempat dari alam semesta adalah materi gelap -- materi dengan tarikan gravitasi ini -- bahwa dalam galaksi, kecepatan bintang mengelilingi galaksi terlalu besar, mereka pasti menempel pada materi gelap. Kecepatan orbit galaksi di dalam kumpulan terlalu besar; mereka pasti menempel pada materi gelap. Kita melihat efek pembelokan akibat gravitasi ini, distorsi yang lagi-lagi menunjukkan, kelompok galaksi ini menempel pada materi gelap.
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.
Baik, sekarang mari berpindah ke energi gelap. Untuk membuktikan adanya energi gelap, kita harus membahas sesuatu yang dibicarakan Stephen Hawking di sesi sebelumnya. bahwa ruang angkasa itu membesar. Jadi jika kita membayangkan sebagian dari alam semesta yang tidak terbatas ini saya taruh empat galaksi spiral ini. Bayangkan jika Anda menaruh beberapa pita pengukur setiap garis di sini adalah pita pengukurnya -- secara mendatar dan tegak -- untuk mengetahui di mana benda-benda berada. Jika Anda dapat melakukannya, apa yang akan Anda temukan adalah dengan berlalunya hari, tahun, jutaan tahun, jarak antara galaksi bertambah besar. Dan ini bukan karena galaksi saling menjauh satu sama lain dalam ruang angkasa bukan berarti mereka bergerak dalam alam semesta ini. Mereka saling menjauh karena ruang itu sendiri bertambah besar. Itulah arti dari ekspansi alam semesta atau ruang. Jadi mereka semakin menjauh.
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?
Lalu apa yang juga telah disebutkan oleh Stephen Hawking, setelah Big Bang, alam semesta bertambah besar dengan sangat cepat. Namun karena pengaruh gravitasi dari materi yang saling menarik ada di dalam alam semesta ekspansi dari alam semesta cenderung melambat. Jadi ekspansi semakin lambat dari waktu ke waktu. Jadi di abad terakhir ini, orang-orang berdebat apakah ekspansi alam semesta ini akan berlangsung selamanya, apakah akan melambat akan melambat, namun tetap berlangsung untuk selamanya. Melambat dan berhenti, berhenti secara tetap atau melambat, berhenti, lalu mulai berbalik arah, dan mulai mengerut kembali. Kurang lebih sepuluh tahun yang lalu, dua kelompok fisikawan dan ahli astronomi mencoba mengukur laju perlambatan ekspansi alam semesta. Berapa banyak laju ekspansi ini berkurang saat ini, dibandingkan dengan, misal, beberapa miliar tahun yang lalu?
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.
Jawaban yang mengejutkan atas pertanyaan ini adalah alam semesta berkembang lebih cepat saat ini dibandingkan dengan beberapa miliar tahun yang lalu. Jadi sebenarnya ekspansi alam semesta semakin cepat. Hasil ini benar-benar sangat mengejutkan. Tidak ada dasar teori tentang mengapa hal ini yang terjadi. Tidak ada yang memperkirakan hasil ini sebelumnya Berlawanan dengan apa yang diperkirakan. Kita memerlukan sesuatu agar dapat menjelaskan hal itu. Ternyata, dalam matematika Anda dapat menggunakan istilah energi. Namun jenis energi yang sangat berbeda dari energi apapun yang pernah kita lihat sebelumnya. Kami menyebutnya energi gelap yang mengakibatkan alam semesta menjadi bertambah besar. Namun kami tidak memiliki alasan yang bagus untuk memasukkannya pada saat ini Jadi kami tidak dapat menjelaskan mengapa kami harus memasukkannya.
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.
Pada saat ini, apa yang ingin saya tekankan pertama, materi dan energi gelap benar-benar dua hal yang berbeda. Keduanya adalah misteri tentang apa yang menyusun sebagian besar alam semesta, dan mereka memiliki efek yang berbeda. Materi gelap, karena tarikan gravitasinya cenderung membuat struktur semakin besar. Kumpulan galaksi akan cenderung terbentuk karena tarikan gravitasi ini. Energi gelap, di lain pihak membuat jarak antar galaksi semakin besar membuat -- tarikan gravitasi di antara mereka -- menurun, sehingga menghalangi pertumbuhan struktur. Jadi dengan melihat hal-hal seperti kumpulan galaksi dan bagaimana -- kepadatan galaksi itu, berapa banyak yang ada sebagai fungsi dari waktu -- kita dapat belajar tentang bagaimana materi dan energi gelap saling bersaing dalam pembentukan struktur.
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.
Dalam hal materi gelap, saya telah berkata bahwa kami tidak memiliki penjelasan yang masuk akal untuk energi gelap. Apakah ada penjelasan untuk materi gelap? Dan jawabannnya: iya. Kami memiliki calon yang sesuai untuk materi gelap. Lalu apa maksud saya dengan sesuai? Kami memiliki teori yang cocok secara matematis yang sebenarnya diperkenalkan untuk menjelaskan kejadian yang benar-benar berbeda. hal yang bahkan belum pernah saya bicarakan, setiap teori memperkirakan adanya partikel baru yang saling berinteraksi dengan sangat lemah.
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.
Ini yang benar-benar Anda inginkan dalam fisika di mana perkiraan didukung oleh sebuah teori matematis yang konsisten yang sebenarnya dikembangkan untuk sesuatu yang lain. Namun kami belum tahu jika salah satunya adalah calon materi gelap. Satu atau semuanya, siapa tahu? Atau mungkin juga sesuatu yang benar-benar berbeda. Kita mencari partikel materi gelap ini karena mereka memang ada di ruangan ini dan mereka tidak masuk melalui pintu mereka menembus apa saja. Mereka dapat menembus gedung, menembus tanah. mereka benar-benar tidak saling berhubungan.
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.
Jadi salah satu cara mengetahuinya dalah membuat detektor yang benar-benar peka terhadap partikel materi gelap yang datang dan menabraknya. Kristal yang akan berbunyi jika hal itu terjadi. Salah seorang rekan kerja saya dan rekan-rekannya telah membuat detektor semacam itu. Mereka menaruhnya jauh di bawah tanah, di sebuah tambang bijih besi di Minnesota. Jauh di bawah tanah -- dan beberapa hari yang lalu mengumumkan hasil yang paling peka sejauh ini. Mereka tidak menemukan apapun, namun alat ini memiliki batas massa dan kekuatan interaksi dari partikel ini. Lalu akan ada teleskop satelit yang diluncurkan pada tahun ini. Dan akan melihat bagian tengah dari galaksi untuk melihat jika kita dapat melihat materi gelap menghilangkan dan menghasilkan sinar gamma yang dapat dideteksi dengan ini. Alat penabrak hadron yang besar, pemercepat partikel yang akan dioperasikan tahun ini. Mungkin materi gelap akan dapat dihasilkan pada alat penabrak hadron besar ini.
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)
Karena mereka benar-benar tidak saling berhubungan mereka tidak akan dapat terdeteksi jadi tanda keberadaan mereka adalah hilangnya energi. Sayangnya, ada banyak teori fisika baru yang ditandakan dengan energi yang hilang, sehingga akan sulit untuk membedakannya. Akhirnya, untuk penelitian di masa depan, kami membuat teleskop secara khusus untuk menjawab pertanyaan tentang materi dan energi gelap: sebuah teleskop di permukaan bumi, dan tiga teleskop di luar angkasa yang sedang bersaing untuk diluncurkan dan meneliti materi dan energi gelap. Jadi, dalam pertanyaan besar ini: Apakah materi dan energi gelap itu? Pertanyaan besar yang dihadapi ilmu fisika. Dan saya yakin Anda memiliki banyak pertanyaan. Saya tidak sabar untuk dapat menjawabnya dalam 72 jam ke depan saat saya ada di sini. Terima kasih. (Tepuk tangan)