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.
Come fisico delle particelle mi occupo delle particelle elementari e delle loro interazioni fondamentali. Per quasi tutta la mia carriera di ricercatrice ho usato acceleratori, ad esempio l'acceleratore di elettroni alla Stanford University qui a due passi, per studiare le cose più piccole che esistono. Ultimamente però ho concentrato la mia attenzione sull'universo nella sua scala più grande. Questo perchè, come vedrete, le domande sull'estremamente piccolo e sull'estremamente grande sono in realtà connesse. Vi parlerò della visione dell'universo che abbiamo nel ventunesimo secolo, dei suoi componenti e di quali siano le grandi domande della fisica - alcune delle grandi domande.
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.
Abbiamo capito solo recentemente che la materia ordinaria di cui è composto l'universo - e per ordinaria intendo voi, io, i pianeti, le stelle, le galassie - la materia ordinaria può giustificare solo una piccola percentuale di quello che è contenuto nell'universo. Quasi un quarto, approssimativamente, di tutta la materia nell'universo, è costituito di sostanza invisibile. Per invisibile intendo che non assorbe nello spettro elettromagnetico. Non emette nello spettro elettromagnetico. Non riflette. Non interagisce con lo spettro elettromagnetico, che è cio' che utilizziamo per rilevare le cose. Non interagisce in alcun modo. Quindi come sappiamo che c'è? Lo sappiamo a causa degli effetti gravitazionali. In effetti, questa materia oscura domina le forze gravitazionali di tutto l'universo, e vi mostrerò le prove di questa affermazione.
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.
E il resto della torta? E' composta da una sostanza misteriosa chiamata energia oscura. Vi parlerò anche di quella tra un attimo. Per il momento concentriamoci sulle prove riguardo la materia oscura. In queste galassie, particolarmente nelle galassie a spirale, la maggior parte della massa delle stelle è concentrata nel centro della galassia. La massa enorme di tutte queste stelle ne tiene altre in orbita circolare, quindi abbiamo moltissime stelle che girano in cerchio, così. E' facile capire, anche se non conoscete la fisica - dovrebbe essere intuitivo - che le stelle più vicine alla massa al centro dovrebbero muoversi più velocemente di quelle all'esterno, giusto?
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.
Quello che ci si aspetterebbe misurando le velocità orbitali di queste stelle, quindi, è che dovrebbero essere più lente all'esterno rispetto all'interno. In altre parole, se misurassimo la velocità in funzione della distanza - questo è l'unico grafico che farò vedere, promesso - ci aspetteremmo che scendesse al crescere della distanza dal centro della galassia. Quando effettivamente facciamo i calcoli, scopriamo che la velocità rimane praticamente costante al crescere della distanza. E se è costante significa che le stelle all'esterno risentono di forze gravitazionali generate da materia che non vediamo. In effetti, questa e tutte le altre galassie sembrano essere avvolte in una nuvola di questa invisibile materia oscura. Questa nuvola di materia è molto più sferica delle galassie stesse, e si estende per un raggio molto più vasto della galassia. Noi vediamo la galassia e ci concentriamo su quella, ma in realtà è la nuvola di materia oscura a dominare la struttura e le dinamiche della galassia.
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.
Le galassie inoltre non si trovano sparse a caso nello spazio; tendono a formare ammassi. Ecco un esempio abbastanza famoso: l'ammasso della Chioma. Ci sono migliaia di galassie in questo ammasso. Sono gli oggetti bianchi, ellittici e sfocati. Se fotografiamo questi ammassi, adesso e tra una decina d'anni, sembreranno esattamente uguali. In realtà queste galassie si muovono ad altissime velocità, e si muovono intorno al pozzo gravitazionale creato dall'ammasso. Tutte le galassie si muovono. Possiamo misurare le velocità orbitali di queste galassie e quindi calcolare quanta massa c'è in questi agglomerati.
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.
Scopriamo che c'è molta più massa di quanta possiamo giustificare con le galassie che vediamo. Se guardiamo in altre parti dello spettro elettromagnetico vediamo che c'è anche molto gas in questo ammasso, ma neanche questo può render conto della massa. A conti fatti sembra che ci sia una massa circa 10 volte maggiore sotto forma di materia oscura invisibile rispetto alla materia ordinaria. Sarebbe bello se potessimo vedere questa materia oscura più chiaramente. Io inserisco questa grossa bolla blu giusto per ricordarci che c'è. Possiamo renderla più chiaramente visibile? Certo.
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.
Ora vi mostro come possiamo fare. Qui c'è un osservatore: può essere un occhio o un telescopio. Supponiamo ci sia una galassia da qualche parte nell'universo. Come facciamo a vederla? Un raggio di luce parte dalla galassia e dopo aver attraversato l'universo impiegando anche miliardi di anni arriva ed entra nel telescopio o nell'occhio. Ora, come deduciamo la posizione della galassia? Beh, lo capiamo dalla direzione in cui il raggio si muove quando arriva all'occhio, giusto? Diciamo che se il raggio arriva da questa direzione la galassia deve essere lì. Ora supponiamo che nel mezzo ci sia un ammasso di galassie, e non dimentichiamoci la materia oscura. Se ora immaginiamo un raggio di luce che parte in questa direzione dobbiamo tenere in considerazione quello che Einstein aveva predetto quando ha sviluppato la relatività generale. E cioè che il campo gravitazionale, a causa della massa, defletterà non solo la traiettoria delle particelle ma anche la luce stessa.
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.
Quindi questo raggio di luce non viaggerà lungo una linea retta, ma piegherà la sua rotta e potrebbe finire nel nostro occhio. Dove vedrebbe la galassia questo osservatore? Potete rispondere... In alto, giusto? Andiamo a ritroso e diciamo che la galassia è in alto. Ci sono altri raggi che potrebbero arrivare all'occhio dell'osservatore da quella galassia? Esatto! Vedo qualcuno che mi fa segno "In basso." Un raggio potrebbe andare verso il basso, piegare e finire nell'occhio dell'osservatore, che vedrebbe il raggio di luce qui.
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.
Tenete a mente che viviamo in un universo tridimensionale, in uno spazio tridimensionale. Ci sono altri raggi che potrebbero arrivare all'occhio? Esatto! I raggi si troverebbero disposti a cono. Quindi ci sono tutta una serie di raggi disposti su un cono che verrebbero deviati dall'ammasso per poi finire nell'occhio dell'osservatore. E se c'è un cono di luce che mi arriva in un occhio, io cosa vedo? Un cerchio, un anello. Si chiama Anello di Einstein, lui l'aveva predetto. E sarà un anello perfetto solo se la fonte, l'oggetto deflettore e l'occhio si trovano perfettamente allineati. Se sono spostati anche solo di un po' l'immagine sarà diversa.
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.
Potete fare un esperimento stasera al buffet per vedere come apparirebbe l'immagine. Perchè c'è un tipo di lente che possiamo disegnare che ha la forma giusta per produrre questo tipo di effetto. Un fenomeno chiamato lente gravitazionale. Ecco il vostro strumento. (Risate) Ma ignorate la parte di sopra. E' la base su cui dobbiamo concentrarci. Ogni volta che a casa rompiamo un calice io prendo la base e la porto nella nostra officina. La lavoriamo un po' ed otteniamo una piccola lente gravitazionale. Ha la forma giusta per creare l'effetto lente. Il passo successivo del nostro esperimento è prendere un tovagliolo. Io ho usato la carta millimetrata... sono un fisico. (Risate) Quindi disegnate una piccola galassia nel mezzo e poi mettete la lente sopra la galassia. Ecco che potete vedere un anello, un Anello di Einstein. Se spostate un po' la lente l'anello si divide in archi. Funziona con qualunque immagine. Sulla carta millimetrata potete vedere come tutte le linee vengano distorte. E questo è in effetti un modello abbastanza accurato di quello che succede nella lente gravitazionale.
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.
Allora la domanda è: vediamo questa cosa in cielo? Vediamo degli archi nel cielo quando guardiamo gli ammassi di galassie? E la risposta è sì. Ecco un immagine dal telescopio Hubble. Molte delle foto che vedete vengono dal telescopio Hubble. Allora, per prima cosa le forme dorate sono le galassie nell'ammasso. Sono quelle avvolte dal mare di materia oscura che causano la deviazione della luce che provoca le illusioni ottiche, miraggi in pratica, delle altre galassie sullo sfondo. Quindi queste striscie che vedete, tutte le striscie, sono in realtà immagini distorte di galassie molto più lontane.
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.
Quello che possiamo fare, basandoci sulla quantità di distorsione presente nelle immagini, è calcolare quanta massa ci deve essere in questo ammasso. Ed è una quantità enorme. Si può anche vedere ad occhio nudo che questi archi non sono centrati su singole galassie; sono centrati su una struttura più ampia. E questa struttura è la materia oscura in cui l'ammasso è immerso. Questa è la cosa più vicina a vedere davvero ad occhio nudo almeno gli effetti che può creare la materia oscura.
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, un piccolo riassunto per vedere se siete stati attenti. La prova che abbiamo del fatto che un quarto dell'universo sia materia oscura - materia con forza gravitazionale - è che la velocità con cui le stelle che orbitano intorno alle galassie è troppo alta, quindi devono essere avvolte di materia oscura. La velocità con cui le galassie orbitano negli ammassi è troppo alta, quindi devono essere avvolte da materia oscura. E poi vediamo questi effetti da lente gravitazionale: queste distorsioni ci dicono, ancora, che gli ammassi sono avvolti da materia oscura.
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.
Adesso concentriamoci sull'energia oscura. Per capire le prove sull'energia oscura, dobbiamo parlare di qualcosa a cui faceva riferimento prima Stephen Hawking: il fatto che lo spazio stesso si sta espandendo. Immaginiamo una sezione del nostro universo infinito, in cui ho inserito quattro galassie a spirale. Immaginiamo di disporre una serie di metri a nastro - ogni linea qui corrisponde ad un metro - orizzontali e verticali, per misurare dove sono le cose. Se lo potessimo fare, scopriremmo che al passare dei giorni, degli anni, persino dei miliardi di anni, la distanza tra le galassie sta aumentando. E non è perchè le galassie si allontanano le une dalle altre attraverso lo spazio; non si stanno muovendo in uno spazio immobile. Si stanno allontanando le une dalle altre perchè lo spazio stesso si sta espandendo. Ecco cosa vuole realmente dire l'espansione dello spazio. Quindi sono sempre più distanti.
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?
Un'altra cosa che Stephen Hawking ha menzionato è che dopo il Big Bang lo spazio si è espanso molto velocemente. Ma dato che all'interno dello spazio troviamo materia che crea attrazione gravitazionale, questa tende a rallentarne l'espansione. Quindi l'espansione si fa più lenta col tempo. Nell'ultimo secolo le persone hanno dibattuto se l'espansione dello spazio debba continuare per sempre, nel senso che rallenterebbe, capite, andra' rallentando, ma per continuare all'infinito. Un rallentare fino a fermarsi in maniera asintotica, oppure se debba rallentare, fermarsi, per poi cominciare a contrarsi di nuovo. Poco più di dieci anni fa due gruppi di fisici e astronomi hanno cominciato a misurare la velocità con cui l'espansione dell'universo stava rallentando. Quanto più lenta è l'espansione oggi rispetto a, per esempio, un miliardo di anni fa?
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.
La risposta stupefacente ottenuta da questi esperimenti è che lo spazio si sta espandendo più rapidamente adesso rispetto ad un miliardo di anni fa. Quindi la velocità con cui lo spazio si espande sta aumentando. Questo fu un risultato assolutamente sorprendente. Non c'è nessuna teoria scientifica che giustifichi perchè questo accade. Nessuno avrebbe potuto prevedere che i risultati sarebbero stati quelli. E' successo esattamente l'opposto di quello che ci si aspettava. Quindi avevamo bisogno di qualcosa per spiegarlo. E viene fuori che, nei calcoli, c'è un termine che si può inserire che rappresenta un'energia; ma è un tipo di energia completamente diverso da tutto quello che conosciamo al momento. La chiamiamo energia oscura ed è la causa dell'espansione dello spazio. Ma non abbiamo ancora una spiegazione valida per inserirla nei calcoli. Quindi il problema è che non sappiamo perchè dobbiamo inserirla.
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.
A questo punto devo seriamente enfatizzare il fatto che, per prima cosa, materia oscura ed energia oscura sono due cose completamente diverse, ok? Ci sono in realtà due misteri là fuori che compongono la maggior parte dell'universo, ed hanno effetti molto diversi. La materia oscura, per il fatto che crea attrazione gravitazionale, tende ad incoraggiare la crescita delle strutture. Quindi si tenderanno a formare ammassi di galassie a causa di questa attrazione gravitazionale. Al contrario, l'energia oscura sta creando sempre più spazio tra le galassie. Fa in modo che l'attrazione gravitazionale tra di esse diminuisca, impedendo quindi la formazione di strutture. Quindi studiando gli ammassi di galassie - il loro numero e la loro densità, quante ce ne sono in funzione del tempo - possiamo capire come la materia oscura e l'energia oscura competono l'una contro l'altra nella formazione di strutture.
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.
Come ho detto, non abbiamo ancora una spiegazione convincente per l'energia oscura. Abbiamo qualcosa per la materia oscura? La risposta è: sì. Abbiamo dei candidati attendibili per la materia oscura. Cosa intendo per attendibili? Voglio dire che abbiamo delle teorie matematicamente coerenti che in realtà sono state introdotte per spiegare fenomeni completamente diversi, cose di cui non ho nemmeno parlato, e ciascuna predice l'esistenza di una nuova particella che interagisce in modo molto debole.
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.
E questo è esattamente ciò che si desidera in fisica: quando una predizione viene fuori da una teoria matematicamente coerente che in realtà è stata sviluppata per qualcos'altro. Ma non sappiamo se e quale di queste particelle sia per davvero il candidato per la materia oscura. Una? Ambedue? Chi lo sa? Potrebbe anche essere qualcosa di completamente diverso. Noi siamo alla ricerca di queste particelle di materia oscura perchè, in fondo, sono qui intorno a noi e non sono entrate dalla porta. Passano semplicemente attraverso le cose. Passano attraverso gli edifici, attraverso il pianeta; ecco quanto poco interagiscono.
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.
Un modo per cercarle è costruire dei rilevatori estremamente sensibili alle particelle di materia oscura che li attraversano e li urtano. Ad esempio un cristallo che vibra quando questo accade. Un mio collega ed i suoi collaboratori hanno costruito un rilevatore di questo tipo. L'anno messo in fondo ad una miniera di ferro in Minnesota, molto in profondità, ed un paio di giorni fa hanno annunciato i risultati più precisi avuti finora. Non hanno visto niente, ma ci permettono comunque di mettere dei limiti sulla massa e sulla forza di interazione che queste particelle hanno. Un telescopio satellitare verrà lanciato più avanti quest'anno. Sarà puntato verso il centro della galassia per cercare particelle di materia oscura che si disintregrano e producono raggi gamma che possono essere individuati dal telescopio. Il Large Hadron Collider, un acceleratore di particelle, verrà messo in funzione tra qualche mese. E' possibile che si producano particelle di materia oscura nel Large Hadron Collider.
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)
Ora, visto che interagiscono così poco, in realtà usciranno dai rilevatori quindi la loro firma sarà dell'energia mancante. Purtroppo c'è molta fisica nuova che lascerebbe la stessa firma di energia mancante, quindi sarà difficile capire la differenza. Infine, le prossime avventure: si stanno progettando telescopi specifici per affrontare le domande sulla materia oscura e sull'energia oscura. Questi sono installati a terra. E ci sono anche tre telescopi spaziali che sono in competizione al momento per essere lanciati ad investigare la materia oscura e l'energia oscura. Quindi le due domande fondamentali sono: Cos'è la materia oscura? Cos'è l'energia oscura? Sono le grandi domande che la fisica deve affrontare. E sono sicura che avrete anche voi molte domande, e non vedo l'ora di poterne discutere mentre saremo qui per le prossime 72 ore. Grazie. (Applausi)