TED2008
Patricia Burchat: Shedding light on dark matter
Patricia Burchat kaster lys over mørkt stof
Filmed:
Readability: 4.2
1,605,112 views
Fysiker Patricia Burchat kaster lys over to basale ingredienser i vores univers: mørkt stof og mørk energi. Selvom de udgør 96% af universet tilsammen, kan de ikke blive direkte målt, men deres indflydelse er enorm.
Patricia Burchat - Particle physicist
Patricia Burchat studies the structure and distribution of dark matter and dark energy. These mysterious ingredients can't be measured in conventional ways, yet form a quarter of the mass of our universe. Full bio
Patricia Burchat studies the structure and distribution of dark matter and dark energy. These mysterious ingredients can't be measured in conventional ways, yet form a quarter of the mass of our universe. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:18
As a particle physicist, I study the elementary particles
0
0
4000
Som partikelfysiker studerer jeg elementarpartiklerne,
00:22
and how they interact on the most fundamental level.
1
4000
3000
og hvordan de interagerer på det mest fundamentale niveau.
00:25
For most of my research career, I've been using accelerators,
2
7000
3000
I det meste af min forskningskarriere har jeg brugt acceleratorer,
00:28
such as the electron accelerator at Stanford University, just up the road,
3
10000
3000
som elektronacceleratoren på Stanford Universitet, lige oppe af vejen,
00:31
to study things on the smallest scale.
4
13000
3000
til at studere ting på mindste målestok.
00:34
But more recently, I've been turning my attention
5
16000
2000
Men for nylig har jeg vendt min opmærksomhed
00:36
to the universe on the largest scale.
6
18000
3000
mod universet på største målestok.
00:39
Because, as I'll explain to you,
7
21000
2000
For, som jeg vil forklare for jer,
00:41
the questions on the smallest and the largest scale are actually very connected.
8
23000
4000
er spørgsmålene på mindste og største målestok faktisk meget forbundne.
00:45
So I'm going to tell you about our twenty-first-century view of the universe,
9
27000
5000
Så jeg vil fortælle jer om vores en-og-tyvende-århundredes syn på universet,
00:50
what it's made of and what the big questions in the physical sciences are --
10
32000
3000
hvad det består af, og hvilke store spørgsmål der er i fysiske videnskaber --
00:53
at least some of the big questions.
11
35000
2000
i det mindste nogle af de store spørgsmål.
00:55
So, recently, we have realized
12
37000
3000
Så, for nylig har vi indset,
00:58
that the ordinary matter in the universe --
13
40000
2000
at det normale stof i universet --
01:00
and by ordinary matter, I mean you, me,
14
42000
3000
og med normalt stof mener jeg jer, mig,
01:03
the planets, the stars, the galaxies --
15
45000
2000
planeterne, stjernerne, galakserne --
01:05
the ordinary matter makes up only a few percent
16
47000
3000
det normale stof udgør kun få procent
01:08
of the content of the universe.
17
50000
2000
af indholdet i universet.
01:10
Almost a quarter, or approximately a quarter
18
52000
3000
Næsten en fjerdedel, eller nogenlunde en fjerdedel
01:13
of the matter in the universe, is stuff that's invisible.
19
55000
3000
af stoffet i universet er noget, der er usynligt.
01:16
By invisible, I mean it doesn't absorb in the electromagnetic spectrum.
20
58000
4000
Men usynligt mener jeg, det ikke absorberer i det elektromagnetiske spektrum.
01:20
It doesn't emit in the electromagnetic spectrum. It doesn't reflect.
21
62000
3000
Det stråler ikke i det elektromagnetiske spektrum. Det reflekterer ikke.
01:23
It doesn't interact with the electromagnetic spectrum,
22
65000
2000
Det interagerer ikke med det elektromagnetiske spektrum,
01:25
which is what we use to detect things.
23
67000
2000
hvilket er det, vi bruger til at opdage ting med.
01:27
It doesn't interact at all. So how do we know it's there?
24
69000
3000
Det interagerer overhovedet ikke. Så hvordan ved vi, det er der?
01:30
We know it's there by its gravitational effects.
25
72000
2000
Vi ved, det er der fra dets gravitationelle effekter.
01:32
In fact, this dark matter dominates
26
74000
3000
Faktisk dominerer dette mørke stof
01:35
the gravitational effects in the universe on a large scale,
27
77000
3000
de gravitationelle effekter i universet på stor skala,
01:38
and I'll be telling you about the evidence for that.
28
80000
2000
og jeg vil fortælle jer om beviserne for det.
01:40
What about the rest of the pie?
29
82000
2000
Hvad med resten af tærten?
01:42
The rest of the pie is a very mysterious substance called dark energy.
30
84000
4000
Resten af tærten er en meget mystisk substans ved navn mørk energi.
01:46
More about that later, OK.
31
88000
2000
Mere om den senere, OK.
01:48
So for now, let's turn to the evidence for dark matter.
32
90000
3000
Så las os indtil videre se på beviserne for mørkt stof.
01:51
In these galaxies, especially in a spiral galaxy like this,
33
93000
3000
I disse galakser, især i en spiralgalakse som denne,
01:54
most of the mass of the stars is concentrated in the middle of the galaxy.
34
96000
5000
er det meste af stjernernes masse koncentreret i midten af galaksen.
01:59
This huge mass of all these stars keeps stars in circular orbits in the galaxy.
35
101000
7000
Denne kæmpe masse af alle disse stjerne holder stjernerne i cirkulære kredsløb i galaksen.
02:06
So we have these stars going around in circles like this.
36
108000
3000
Så vi har disse stjerne, der går rundt i cirkler, sådan her.
02:09
As you can imagine, even if you know physics, this should be intuitive, OK --
37
111000
4000
Som I kan forestille jer, selv hvis I kender fysik, burde dette være intuitivt, OK --
02:13
that stars that are closer to the mass in the middle will be rotating at a higher speed
38
115000
6000
at stjerner, der er tættere på massen i midten, vil rotere med højere fart
02:19
than those that are further out here, OK.
39
121000
3000
end dem, der er længere herude, OK.
02:22
So what you would expect is that if you measured the orbital speed of the stars,
40
124000
5000
Så det, man ville forvente, er, at hvis man målte kredsløbsfarten af de stjerner,
02:27
that they should be slower on the edges than on the inside.
41
129000
4000
at de ville være langsommere på kanterne end indeni.
02:31
In other words, if we measured speed as a function of distance --
42
133000
2000
Med andre ord hvis vi målte farten som funktionen af afstanden --
02:33
this is the only time I'm going to show a graph, OK --
43
135000
2000
dette er den eneste gang, jeg viser en graf, OK --
02:35
we would expect that it goes down as the distance increases
44
137000
4000
ville man forvente, at den går ned som afstanden forøges
02:39
from the center of the galaxy.
45
141000
2000
fra centrum af galaksen.
02:41
When those measurements are made,
46
143000
1000
Når de målinger bliver foretaget,
02:42
instead what we find is that the speed is basically constant,
47
144000
3000
finder vi i stedet, at farten stort set er konstant
02:45
as a function of distance.
48
147000
2000
som funktion af afstanden.
02:47
If it's constant, that means that the stars out here
49
149000
3000
Hvis den er konstant, betyder det, at stjernerne derude
02:50
are feeling the gravitational effects of matter that we do not see.
50
152000
4000
mærker de gravitationelle effekter fra stof, som vi ikke ser.
02:54
In fact, this galaxy and every other galaxy
51
156000
3000
Faktisk lader denne galakse og enhver anden galakse
02:57
appears to be embedded in a cloud of this invisible dark matter.
52
159000
5000
til at være indhyllet i en sky af dette usynlige mørke stof.
03:02
And this cloud of matter is much more spherical than the galaxy themselves,
53
164000
4000
Og denne sky af stof er meget mere sfærisk end galakserne selv,
03:06
and it extends over a much wider range than the galaxy.
54
168000
4000
og den strækker sig over et meget større område end galaksen.
03:10
So we see the galaxy and fixate on that, but it's actually a cloud of dark matter
55
172000
4000
Så vi ser galaksen og fikserer på den, men det er faktisk en sky af mørkt stof,
03:14
that's dominating the structure and the dynamics of this galaxy.
56
176000
5000
der dominerer denne galakses struktur og dynamik.
03:19
Galaxies themselves are not strewn randomly in space;
57
181000
3000
Galakser selv er ikke strøget tilfældigt i rummet;
03:22
they tend to cluster.
58
184000
2000
de har det med at hænge i hobe.
03:24
And this is an example of a very, actually, famous cluster, the Coma cluster.
59
186000
3000
Og dette er et eksempel på en meget, faktisk, kendt hob, Coma-hoben.
03:27
And there are thousands of galaxies in this cluster.
60
189000
3000
Og der er tusindvis af galakser i denne hob.
03:30
They're the white, fuzzy, elliptical things here.
61
192000
3000
De er de hvide, lodne, elliptiske ting her.
03:33
So these galaxy clusters -- we take a snapshot now,
62
195000
3000
Så disse galakse-hobe -- vi tager et øjebliksbillede nu,
03:36
we take a snapshot in a decade, it'll look identical.
63
198000
3000
vi tager et øjebliksbillede om et årti, den vil ligne sig selv.
03:39
But these galaxies are actually moving at extremely high speeds.
64
201000
4000
Men disse galakser bevæger sig faktisk med ekstremt høj fart.
03:43
They're moving around in this gravitational potential well of this cluster, OK.
65
205000
5000
De bevæger sig rundt i denne hobs gravitationelle potentialbrønd, OK.
03:48
So all of these galaxies are moving.
66
210000
2000
Så alle disse galakser bevæger sig.
03:50
We can measure the speeds of these galaxies, their orbital velocities,
67
212000
4000
Vi kan måle disse galaksers fart, deres kredsløbshastigheder,
03:54
and figure out how much mass is in this cluster.
68
216000
2000
og finde ud af, hvor meget masser der er i denne hob.
03:56
And again, what we find is that there is much more mass there
69
218000
4000
Og igen er det, vi finder, at der er meget mere masse der,
04:00
than can be accounted for by the galaxies that we see.
70
222000
4000
end der kan gøres rede for af galakserne, som vi ser.
04:04
Or if we look in other parts of the electromagnetic spectrum,
71
226000
2000
Eller hvis vi ser på andre dele af det elektromagnetiske spektrum,
04:06
we see that there's a lot of gas in this cluster, as well.
72
228000
3000
ser vi, at der også er en masse gas i denne hob.
04:09
But that cannot account for the mass either.
73
231000
2000
Men det kan heller ikke gøre rede for massen.
04:11
In fact, there appears to be about ten times as much mass here
74
233000
3000
Faktisk ser der ud til at være omkring ti gange så meget masse her
04:14
in the form of this invisible or dark matter
75
236000
3000
i form af dette usynlige mørke stof,
04:17
as there is in the ordinary matter, OK.
76
239000
4000
som der er af det normale stof, OK.
04:21
It would be nice if we could see this dark matter a little bit more directly.
77
243000
4000
Det ville være skønt, hvis vi kunne se dette mørke stof en smule mere direkte.
04:25
I'm just putting this big, blue blob on there, OK,
78
247000
2000
Jeg sætter bare denne store, blå klat derpå, OK,
04:27
to try to remind you that it's there.
79
249000
2000
for at minde jer om, at det er der.
04:29
Can we see it more visually? Yes, we can.
80
251000
3000
Kan vi se det mere visuelt? Ja, vi kan.
04:32
And so let me lead you through how we can do this.
81
254000
2000
Og lad mig derfor lede jer gennem, hvordan vi kan gøre dette.
04:34
So here's an observer:
82
256000
2000
Så her er en iagttager:
04:36
it could be an eye; it could be a telescope.
83
258000
2000
det kunne være et øje, det kunne være et teleskop.
04:38
And suppose there's a galaxy out here in the universe.
84
260000
2000
Og forestil jer, der er en galakse herude i universet.
04:40
How do we see that galaxy?
85
262000
2000
Hvordan ser vi den galakse?
04:42
A ray of light leaves the galaxy and travels through the universe
86
264000
3000
En stråle af lys forlader galaksen og rejser gennem universet
04:45
for perhaps billions of years
87
267000
2000
i måske milliarder af år,
04:47
before it enters the telescope or your eye.
88
269000
3000
før det kommer ind i teleskopet eller jeres øje.
04:50
Now, how do we deduce where the galaxy is?
89
272000
3000
Nå, hvordan deducerer vi, hvor galaksen er?
04:53
Well, we deduce it by the direction that the ray is traveling
90
275000
3000
Altså vi deducerer det ved retningen, som strålen rejser i
04:56
as it enters our eye, right?
91
278000
2000
når den kommer ind i vores øje, ikke?
04:58
We say, the ray of light came this way;
92
280000
2000
Vi siger, lysstrålen kom denne vej fra;
05:00
the galaxy must be there, OK.
93
282000
2000
galaksen må være der, OK.
05:02
Now, suppose I put in the middle a cluster of galaxies --
94
284000
4000
Forestil jer nu, jeg sætter en galaksehob i midten --
05:06
and don't forget the dark matter, OK.
95
288000
2000
og glem ikke det mørke stof, OK.
05:08
Now, if we consider a different ray of light, one going off like this,
96
290000
4000
Hvis vi nu ser på en anden lysstråle, en, der rejser på denne måde,
05:12
we now need to take into account
97
294000
2000
er vi nu nødt til at tage det med i overvejelserne,
05:14
what Einstein predicted when he developed general relativity.
98
296000
3000
som Einstein forudså, da han udviklede den generelle relativitetsteori.
05:17
And that was that the gravitational field, due to mass,
99
299000
4000
Og det var, at det gravitationelle felt fra massen
05:21
will deflect not only the trajectory of particles,
100
303000
3000
vil afbøje ikke bare partiklernes bane,
05:24
but will deflect light itself.
101
306000
3000
men vil afbøje lyset selv.
05:27
So this light ray will not continue in a straight line,
102
309000
3000
Så denne lysstråle vil ikke fortsætte i en lige linje,
05:30
but would rather bend and could end up going into our eye.
103
312000
4000
men vil derimod bøje og kunne end med at gå ind i vores øje.
05:34
Where will this observer see the galaxy?
104
316000
3000
Hvor vil denne iagttager se galaksen?
05:37
You can respond. Up, right?
105
319000
4000
I kan svare. Op, ikke?
05:41
We extrapolate backwards and say the galaxy is up here.
106
323000
3000
Vi ekstrapolerer tilbage og siger, galaksen er heroppe.
05:44
Is there any other ray of light
107
326000
1000
Er der nogen anden lysstråle,
05:45
that could make into the observer's eye from that galaxy?
108
327000
3000
der kunne klare den ind i iagttagerens øje fra den galakse?
05:48
Yes, great. I see people going down like this.
109
330000
3000
Ja, godt. Jeg ser folk gøre sådan her.
05:51
So a ray of light could go down, be bent
110
333000
2000
Så en lysstråle kunne gå ned, blive bøjet
05:53
up into the observer's eye,
111
335000
2000
op i iagttagerens øje,
05:55
and the observer sees a ray of light here.
112
337000
2000
og iagttageren ser en lysstråle her.
05:57
Now, take into account the fact that we live in
113
339000
2000
Tag nu med i overvejelserne, at vi lever i
05:59
a three-dimensional universe, OK,
114
341000
2000
et tredimensionelt univers, OK,
06:01
a three-dimensional space.
115
343000
2000
et tredimensionelt rum.
06:03
Are there any other rays of light that could make it into the eye?
116
345000
3000
Er der nogle andre lysstråler, der kunne klare den til øjet?
06:06
Yes! The rays would lie on a -- I'd like to see -- yeah, on a cone.
117
348000
6000
Ja! Strålerne ville ligge i en -- jeg ville gerne se -- jah, i en kegle.
06:12
So there's a whole ray of light -- rays of light on a cone --
118
354000
2000
Så der er en hel lysstråle -- lysstråler i en kegle --
06:14
that will all be bent by that cluster
119
356000
2000
der alle vil blive bøjet af den hob
06:16
and make it into the observer's eye.
120
358000
3000
og klare den ind i iagttagerens øje.
06:19
If there is a cone of light coming into my eye, what do I see?
121
361000
5000
Hvis der er en kegle af lys, der kommer ind i mit øje, hvad ser jeg?
06:24
A circle, a ring. It's called an Einstein ring. Einstein predicted that, OK.
122
366000
4000
En cirkel, en ring. Det hedder en Einstein-ring. Einstein forudså det, OK.
06:28
Now, it will only be a perfect ring if the source, the deflector
123
370000
5000
Nå det vil kun være en perfekt ring, hvis kilden, afbøjeren
06:33
and the eyeball, in this case, are all in a perfectly straight line.
124
375000
5000
og øjenæblet i dette tilfælde alle er i en perfekt lige linje.
06:38
If they're slightly skewed, we'll see a different image.
125
380000
3000
Hvis de er en smule forskudt, ser man et andet billede.
06:41
Now, you can do an experiment tonight over the reception, OK,
126
383000
3000
Altså I kan lave et eksperiment i aften til receptionen, OK,
06:44
to figure out what that image will look like.
127
386000
3000
for at finde ud af, hvordan det billede vil se ud.
06:47
Because it turns out that there is a kind of lens that we can devise,
128
389000
4000
For det viser sig, at der er en form for linse, som vi kan lave,
06:51
that has the right shape to produce this kind of effect.
129
393000
3000
der har den rigtige form til at producere denne form for effekt.
06:54
We call this gravitational lensing.
130
396000
2000
Man kalder dette for gravitationslinseeffekten.
06:56
And so, this is your instrument, OK.
131
398000
3000
Og derfor er dette jeres instrument, OK.
06:59
(Laughter).
132
401000
1000
(Latter).
07:00
But ignore the top part.
133
402000
3000
Men ignorer den øverste del.
07:03
It's the base that I want you to concentrate, OK.
134
405000
3000
Det er den nederste del, som jeg vil have jer til at koncentrere jer om, OK.
07:06
So, actually, at home, whenever we break a wineglass,
135
408000
2000
Så faktisk, hjemme, når vi smadrer et vinglas,
07:08
I save the bottom, take it over to the machine shop.
136
410000
2000
gemmer jeg bunden, tager den til maskinsforretningen.
07:10
We shave it off, and I have a little gravitational lens, OK.
137
412000
4000
Vi sliber den af, og jeg har en lille gravitationslinse, OK.
07:14
So it's got the right shape to produce the lensing.
138
416000
2000
Så den har den rigtige form til at producere linseeffekten.
07:16
And so the next thing you need to do in your experiment
139
418000
2000
Og så er det næste I skal gøre i jeres eksperiment
07:18
is grab a napkin. I grabbed a piece of graph paper -- I'm a physicist. (Laughter)
140
420000
4000
at tage et lommetørklæde. Jeg tog et stykke millimeterpapir -- jeg er fysiker.
07:22
So, a napkin. Draw a little model galaxy in the middle.
141
424000
4000
Så, et lommetørklæde. Tegn en lille modelgalakse i midten.
07:26
And now put the lens over the galaxy,
142
428000
3000
Og læg så linsen over galaksen,
07:29
and what you'll find is that you'll see a ring, an Einstein ring.
143
431000
3000
og det, I vil finde, er, at I vil se en ring, en Einstein-ring.
07:32
Now, move the base off to the side,
144
434000
3000
Bevæg nu bunden hen til siden,
07:35
and the ring will split up into arcs, OK.
145
437000
3000
og ringen vil dele sig op i buer, OK.
07:38
And you can put it on top of any image.
146
440000
2000
Og I kan lægge den på toppen af billedet.
07:40
On the graph paper, you can see
147
442000
1000
På millimeterpapiret kan I se,
07:41
how all the lines on the graph paper have been distorted.
148
443000
2000
hvordan alle linjerne på millimeterpapiret er blevet forvrænget.
07:43
And again, this is a kind of an accurate model
149
445000
3000
Og igen er dette en ret præcis model
07:46
of what happens with the gravitational lensing.
150
448000
2000
på, hvad der sker ved gravitationslinseeffekten.
07:48
OK, so the question is: do we see this in the sky?
151
450000
4000
OK, så spørgsmålet er: ser vi dette på himlen?
07:52
Do we see arcs in the sky when we look at, say, a cluster of galaxies?
152
454000
4000
Ser vi buer på himlen, når vi ser på, lad os sige, en galaksehob?
07:56
And the answer is yes.
153
458000
2000
Og svaret er ja.
07:58
And so, here's an image from the Hubble Space Telescope.
154
460000
2000
Og her er så et billede fra Hubble-rumteleskopet.
08:00
Many of the images you are seeing
155
462000
2000
Mange af billederne, I ser,
08:02
are earlier from the Hubble Space Telescope.
156
464000
2000
er tidligere fra Hubble-rumteleskopet.
08:04
Well, first of all, for the golden shape galaxies --
157
466000
2000
Nå, for det første, for de gyldne galakser --
08:06
those are the galaxies in the cluster.
158
468000
3000
disse er galakserne i hoben.
08:09
They're the ones that are embedded in that sea of dark matter
159
471000
4000
De er dem, der er indhyllet i det hav af mørkt stof,
08:13
that are causing the bending of the light
160
475000
2000
der forårsager bøjningen af lyset
08:15
to cause these optical illusions, or mirages, practically,
161
477000
3000
til at skabe disse optiske illusioner, eller luftspejlinger, praktisk talt,
08:18
of the background galaxies.
162
480000
2000
af bagvedliggende galakser.
08:20
So the streaks that you see, all these streaks,
163
482000
3000
Så stregerne, som I ser, alle stregerne,
08:23
are actually distorted images of galaxies that are much further away.
164
485000
4000
er faktisk forvrængede billeder af galakser, der er meget længere væk.
08:27
So what we can do, then, is based on how much distortion
165
489000
3000
Så det, vi kan gøre, er, at alt efter hvor meget forvrængning
08:30
we see in those images, we can calculate how much mass
166
492000
4000
vi ser i de billeder, kan vi kalkulere, hvor meget masse,
08:34
there must be in this cluster.
167
496000
2000
der må være i denne hob.
08:36
And it's an enormous amount of mass.
168
498000
2000
Og det er en enorm mængde masse.
08:38
And also, you can tell by eye, by looking at this,
169
500000
2000
Og man kan også se med det blotte øje, ved at se på dette,
08:40
that these arcs are not centered on individual galaxies.
170
502000
4000
at disse buer ikke centreres om individuelle galakser.
08:44
They are centered on some more spread out structure,
171
506000
4000
De centreres om en mere udspredt struktur,
08:48
and that is the dark matter
172
510000
4000
og det er det mørke stof,
08:52
in which the cluster is embedded, OK.
173
514000
3000
i hvilket hoben er indhyllet, OK.
08:55
So this is the closest you can get to kind of seeing
174
517000
2000
Så dette er det tætteste man kan komme på at se
08:57
at least the effects of the dark matter with your naked eye.
175
519000
3000
i det mindste det mørke stofs effekter med sit blotte øje.
09:00
OK, so, a quick review then, to see that you're following.
176
522000
3000
OK, så, en hurtig opsamling for at være sikker på I kan følge med.
09:03
So the evidence that we have
177
525000
2000
Altså beviserne, som vi har på,
09:05
that a quarter of the universe is dark matter --
178
527000
2000
at en fjerdedel af universet er mørkt stof --
09:07
this gravitationally attracting stuff --
179
529000
2000
dette gravitationelt tiltrækkende stof --
09:09
is that galaxies, the speed with which stars orbiting galaxies
180
531000
4000
er, at galakser, farten, med hvilken stjerner er i kredsløb i galakser,
09:13
is much too large; it must be embedded in dark matter.
181
535000
3000
er alt for stor; de må være indhyllede i mørkt stof.
09:16
The speed with which galaxies within clusters are orbiting is much too large;
182
538000
4000
Farten, med hvilken galakser inden i hobe er i kredsløb, er alt for stor;
09:20
it must be embedded in dark matter.
183
542000
2000
de må være indhyllede i mørkt stof.
09:22
And we see these gravitational lensing effects, these distortions
184
544000
4000
Og vi ser disse gravitationslinseeffekter, disse forvrængninger,
09:26
that say that, again, clusters are embedded in dark matter.
185
548000
3000
der siger, at, igen, hobe er indhyllede i mørkt stof.
09:29
OK. So now, let's turn to dark energy.
186
551000
4000
OK. Så lad os nu vende os mod mørk energi.
09:33
So to understand the evidence for dark energy, we need to discuss something
187
555000
3000
Så for at forstå beviserne for mørk energi er vi nødt til at diskutere noget,
09:36
that Stephen Hawking referred to in the previous session.
188
558000
4000
som Stephen Hawking henviste til i den sidste session.
09:40
And that is the fact that space itself is expanding.
189
562000
4000
Og det er det faktum, at rummet selv udvider sig.
09:44
So if we imagine a section of our infinite universe --
190
566000
5000
Så hvis vi forestiller os en sektion af vores uendelige univers --
09:49
and so I've put down four spiral galaxies, OK --
191
571000
3000
og derfor har jeg lagt fire spiralgalakser ind, OK --
09:52
and imagine that you put down a set of tape measures,
192
574000
4000
og forestiller os, at man indlægger et sæt båndmål,
09:56
so every line on here corresponds to a tape measure,
193
578000
2000
så hver linje herpå svarer til et båndmål,
09:58
horizontal or vertical, for measuring where things are.
194
580000
4000
vandret eller lodret, til at måle, hvor ting er.
10:02
If you could do this, what you would find
195
584000
2000
Hvis man kunne gøre dette, ville man opdage,
10:04
that with each passing day, each passing year,
196
586000
3000
at med hver dag, hvert år,
10:07
each passing billions of years, OK,
197
589000
3000
hver milliarder af år, OK,
10:10
the distance between galaxies is getting greater.
198
592000
3000
er afstanden mellem galakser større.
10:13
And it's not because galaxies are moving
199
595000
1000
Og det er ikke fordi, galakser bevæger sig
10:14
away from each other through space.
200
596000
3000
væk fra hinanden gennem rummet.
10:17
They're not necessarily moving through space.
201
599000
2000
De bevæger sig ikke nødvendigvis gennem rummet.
10:19
They're moving away from each other
202
601000
2000
De bevæger sig væk fra hinanden,
10:21
because space itself is getting bigger, OK.
203
603000
3000
fordi rummet selv bliver større, OK.
10:24
That's what the expansion of the universe or space means.
204
606000
4000
Det er det, udvidelsen af universet eller rummet betyder.
10:28
So they're moving further apart.
205
610000
2000
Så de bevæger sig længere fra hinanden.
10:30
Now, what Stephen Hawking mentioned, as well,
206
612000
4000
Nå, det, Stephen Hawking også nævnte,
10:34
is that after the Big Bang, space expanded at a very rapid rate.
207
616000
6000
er, at efter Big Bang udvidede rummet sig med meget høj fart.
10:40
But because gravitationally attracting matter
208
622000
4000
Men fordi der er gravitationelt tiltrækkende stof
10:44
is embedded in this space,
209
626000
2000
inden i dette rum,
10:46
it tends to slow down the expansion of the space, OK.
210
628000
3000
vil det bremse udvidelsen af rummet, OK.
10:49
So the expansion slows down with time.
211
631000
3000
Så udvidelsen bremses med tiden.
10:52
So, in the last century, OK, people debated
212
634000
4000
Så i det sidste århundrede, OK, debatterede folk
10:56
about whether this expansion of space would continue forever;
213
638000
5000
om, hvorvidt denne udvidelse af rummet ville fortsætte for evigt;
11:01
whether it would slow down, you know,
214
643000
2000
hvorvidt den ville bremses, I ved,
11:03
will be slowing down, but continue forever;
215
645000
2000
vil blive bremset, men fortsætte for evigt;
11:05
slow down and stop, asymptotically stop;
216
647000
5000
bremses og stoppe, asymptotisk stoppe;
11:10
or slow down, stop, and then reverse, so it starts to contract again.
217
652000
5000
eller bremses, stoppe og så vende om, så det begynder at trække sig sammen igen.
11:15
So a little over a decade ago,
218
657000
2000
Så for lidt over et årti siden
11:17
two groups of physicists and astronomers
219
659000
5000
satte to grupper af fysikere og astronomer
11:22
set out to measure the rate at which
220
664000
2000
ud for at måle farten, med hvilken
11:24
the expansion of space was slowing down, OK.
221
666000
4000
udvidelsen af rummet blev bremset, OK.
11:28
By how much less is it expanding today,
222
670000
2000
Med hvor meget mindre udvider det sig i dag
11:30
compared to, say, a couple of billion years ago?
223
672000
3000
sammenlignet med, lad os sige, et på milliarder år siden?
11:33
The startling answer to this question, OK, from these experiments,
224
675000
5000
Det overraskende svar på dette spørgsmål, OK, fra disse eksperimenter
11:38
was that space is expanding at a faster rate today
225
680000
4000
var, at rummet udvider sig med en højere fart i dag,
11:42
than it was a few billion years ago, OK.
226
684000
3000
end det gjorde for nogle få milliarder år siden, OK.
11:45
So the expansion of space is actually speeding up.
227
687000
3000
Så udvidelsen af rummet accelererer faktisk.
11:48
This was a completely surprising result.
228
690000
3000
Dette var et fuldstændigt overraskende resultat.
11:51
There is no persuasive theoretical argument for why this should happen, OK.
229
693000
6000
Der er intet overbevisende teoretisk argument for, hvorfor dette skulle ske, OK.
11:57
No one was predicting ahead of time this is what's going to be found.
230
699000
3000
Ingen forudså frem i tiden, dette er det, man ville finde.
12:00
It was the opposite of what was expected.
231
702000
2000
Det var det modsatte det, der var forventet.
12:02
So we need something to be able to explain that.
232
704000
3000
Så vi mangler noget for at være i stand til at forklare det.
12:05
Now it turns out, in the mathematics,
233
707000
2000
Det viser sig nu i matematik,
12:07
you can put it in as a term that's an energy,
234
709000
4000
man kan lægge det ind som et begreb, der er en energi,
12:11
but it's a completely different type of energy
235
713000
1000
men det er en fuldstændig forskellig type af energi
12:12
from anything we've ever seen before.
236
714000
2000
fra noget, vi nogensinde har set før.
12:14
We call it dark energy,
237
716000
2000
Vi kalder det mørk energi,
12:16
and it has this effect of causing space to expand.
238
718000
3000
og den har denne effekt at få rummet til at udvide sig.
12:19
But we don't have a good motivation
239
721000
2000
Men vi har ikke en god grund
12:21
for putting it in there at this point, OK.
240
723000
2000
til at lægge den derind lige her, OK.
12:23
So it's really unexplained as to why we need to put it in.
241
725000
3000
Så det er virkelig uforklaret, hvorfor vi er nødt til at lægge den ind.
12:26
Now, so at this point, then, what I want to really emphasize to you,
242
728000
4000
Nå, så lige nu er det, jeg virkelig gerne vil understrege over for jer,
12:30
is that, first of all, dark matter and dark energy
243
732000
2000
at for det første er mørkt stof og mørk energi
12:32
are completely different things, OK.
244
734000
2000
fuldstændigt forskellige ting, OK.
12:34
There are really two mysteries out there as to what makes up most of the universe,
245
736000
4000
Der er virkelig to mysterier derude om, hvad udgør det meste af universet,
12:38
and they have very different effects.
246
740000
3000
og de har meget forskellige effekter.
12:41
Dark matter, because it gravitationally attracts,
247
743000
3000
Mørkt stof, fordi det tiltrækker gravitationelt,
12:44
it tends to encourage the growth of structure, OK.
248
746000
4000
har det med at fremme strukturvækst, OK.
12:48
So clusters of galaxies will tend to form,
249
750000
3000
Så galaksehobe vil have det med at dannes,
12:51
because of all this gravitational attraction.
250
753000
2000
på grund at al denne gravitationelle tiltrækning.
12:53
Dark energy, on the other hand,
251
755000
2000
Mørk energi derimod
12:55
is putting more and more space between the galaxies,
252
757000
4000
lægger mere og mere rum mellem galakserne,
12:59
makes it, the gravitational attraction between them decrease,
253
761000
3000
får den, den gravitationelle tiltrækning mellem dem, til at blive mindre,
13:02
and so it impedes the growth of structure.
254
764000
3000
og derfor hæmmer den strukturvæksten.
13:05
So by looking at things like clusters of galaxies,
255
767000
3000
Så ved at se på ting som galaksehobe,
13:08
and how they -- their number density,
256
770000
4000
og hvordan de -- deres tæthed,
13:12
how many there are as a function of time --
257
774000
2000
hvor mange der er som en funktion af tid --
13:14
we can learn about how dark matter and dark energy
258
776000
4000
kan vi lære om, hvordan mørkt stof og mørk energi
13:18
compete against each other in structure forming.
259
780000
3000
konkurrerer imod hinanden i strukturdannelse.
13:21
In terms of dark matter, I said that we don't have any,
260
783000
3000
Med hensyn til mørkt stof sagde jeg, at vi ikke har noget,
13:24
you know, really persuasive argument for dark energy.
261
786000
4000
I ved, virkeligt overbevisende argument for mørk energi.
13:28
Do we have anything for dark matter? And the answer is yes.
262
790000
3000
Har vi noget for mørkt stof? Og svaret er ja.
13:31
We have well-motivated candidates for the dark matter.
263
793000
3000
Vi har velmotiverede kandidater til mørkt stof.
13:34
Now, what do I mean by well motivated?
264
796000
3000
Nå, hvad mener jeg med velmotivede?
13:37
I mean that we have mathematically consistent theories
265
799000
5000
Jeg mener, at vi har matematisk sammenhængende teorier,
13:42
that were actually introduced
266
804000
2000
som faktisk blev introduceret
13:44
to explain a completely different phenomenon, OK,
267
806000
3000
til at forklare et helt andet fænomen, OK,
13:47
things that I haven't even talked about,
268
809000
2000
ting, som jeg ikke engang har talt om,
13:49
that each predict the existence
269
811000
3000
der hver forudser eksistensen
13:52
of a very weakly interacting, new particle.
270
814000
3000
af en meget svagt interagerende, ny partikel.
13:55
So, this is exactly what you want in physics:
271
817000
2000
Så dette er præcis det, man vil have i fysik:
13:57
where a prediction comes out of a mathematically consistent theory
272
819000
4000
hvor en forudsigelse kommer ud af en matematisk sammenhængende teori,
14:01
that was actually developed for something else.
273
823000
2000
der egentlig blev udviklet til noget andet.
14:03
But we don't know if either of those
274
825000
3000
Men man ved ikke, om nogen af dem
14:06
are actually the dark matter candidate, OK.
275
828000
3000
faktisk er kandidaten til det mørke stof, OK.
14:09
One or both, who knows? Or it could be something completely different.
276
831000
3000
En eller begge, hvem ved? Eller det kunne være noget helt andet.
14:12
Now, we look for these dark matter particles
277
834000
2000
Nå vi leder efter disse mørkt stof-partikler,
14:14
because, after all, they are here in the room, OK,
278
836000
3000
fordi de, når alt kommer til alt, er her i rummet, OK,
14:17
and they didn't come in the door.
279
839000
1000
og de kom ikke ind gennem døren.
14:18
They just pass through anything.
280
840000
2000
De går bare igennem alt.
14:20
They can come through the building, through the Earth --
281
842000
2000
De kan komme gennem bygningen, gennem Jorden --
14:22
they're so non-interacting.
282
844000
2000
de er så ikke-interagerende.
14:24
So one way to look for them is to build detectors
283
846000
3000
Så en måde at lede efter dem er at bygge detektorer,
14:27
that are extremely sensitive to a dark matter particle coming through and bumping it.
284
849000
4000
der er ekstremt følsomme over for, at en mørk stof-partikel kommer gennem og rammer dem.
14:31
So a crystal that will ring if that happens.
285
853000
3000
Så en krystal, der ringer, hvis det sker.
14:34
So one of my colleagues up the road and his collaborators
286
856000
2000
Så en af mine kollegaer længere oppe ad vejen og hans medarbejdere
14:36
have built such a detector.
287
858000
2000
har bygget sådan en detektor.
14:38
And they've put it deep down in an iron mine in Minnesota,
288
860000
3000
Og de har placeret den dybt nede i en jernmine i Minnesota,
14:41
OK, deep under the ground, and in fact, in the last couple of days
289
863000
3000
OK, langt under jorden og har faktisk i de sidste par dage
14:44
announced the most sensitive results so far.
290
866000
3000
annonceret de mest følsomme resultater indtil videre.
14:47
They haven't seen anything, OK, but it puts limits on what the mass
291
869000
3000
De har ikke set noget, OK, men det lægger begrænsninger på, hvad massen
14:50
and the interaction strength of these dark matter particles are.
292
872000
3000
og interaktionsstyrke af disse mørk stof-partikler er.
14:53
There's going to be a satellite telescope launched later this year
293
875000
4000
Der bliver affyret et satellitteleskop senere i år,
14:57
and it will look towards the middle of the galaxy,
294
879000
3000
og det vil kigge mod midten af galaksen
15:00
to see if we can see dark matter particles annihilating
295
882000
2000
for at se, om vi kan se mørk stof-partikler, der annihilerer
15:02
and producing gamma rays that could be detected with this.
296
884000
4000
og producerer gammastråler, der kunne blive detekteret med dette.
15:06
The Large Hadron Collider, a particle physics accelerator,
297
888000
3000
Large Hadron Collider, en partikelfysikaccelerator,
15:09
that we'll be turning on later this year.
298
891000
3000
som vi tænder for senere i år.
15:12
It is possible that dark matter particles might be produced
299
894000
3000
Det er muligt, at mørk stof-partikler kunne blive produceret
15:15
at the Large Hadron Collider.
300
897000
2000
i Large Hadron Collider.
15:17
Now, because they are so non-interactive,
301
899000
1000
Men fordi de er så ikke-interagerende,
15:18
they will actually escape the detector,
302
900000
3000
vil de faktisk undslippe detektoren,
15:21
so their signature will be missing energy, OK.
303
903000
3000
så deres signatur vil være manglende energi, OK.
15:24
Now, unfortunately, there is a lot of new physics
304
906000
3000
Nå, desværre er der en masse ny fysik,
15:27
whose signature could be missing energy,
305
909000
2000
hvis signatur kunne være manglende energi,
15:29
so it will be hard to tell the difference.
306
911000
2000
så det vil blive svært at se forskel.
15:31
And finally, for future endeavors, there are telescopes being designed
307
913000
5000
Og endelig, for fremtidige bestræbelser bliver der designet teleskoper
15:36
specifically to address the questions of dark matter and dark energy --
308
918000
4000
til specifikt at tage fat på spørgsmålene om mørkt stof og mørk energi --
15:40
ground-based telescopes, and there are three space-based telescopes
309
922000
3000
landbaserede teleskoper, og der er tre rumbaserede teleskoper,
15:43
that are in competition right now
310
925000
2000
der er i konkurrence lige nu
15:45
to be launched to investigate dark matter and dark energy.
311
927000
3000
om at blive affyret for at efterforske mørkt stof og mørk energi.
15:48
So in terms of the big questions:
312
930000
2000
Så med hensyn til de store spørgsmål:
15:50
what is dark matter? What is dark energy?
313
932000
2000
hvad er mørkt stof? Hvad er mørk energi?
15:52
The big questions facing physics.
314
934000
2000
De store spørgsmål, fysikken står over for.
15:54
And I'm sure you have lots of questions,
315
936000
3000
Og jeg er sikker på I har en masse spørgsmål,
15:57
which I very much look forward to addressing
316
939000
2000
som jeg ser rigtig meget frem til at svare på
15:59
over the next 72 hours, while I'm here. Thank you.
317
941000
2000
i løbet af de næste 72 timer, hvor jeg er her. Tak.
16:01
(Applause)
318
943000
3000
(Bifald)
ABOUT THE SPEAKER
Patricia Burchat - Particle physicistPatricia Burchat studies the structure and distribution of dark matter and dark energy. These mysterious ingredients can't be measured in conventional ways, yet form a quarter of the mass of our universe.
Why you should listen
Patricia Burchat studies the universe's most basic ingredients -- the mysterious dark energy and dark matter that are massively more abundant than the visible stars and galaxies. She is one of the founders of the BaBar Collaboration at the Stanford Linear Accelerator Center, a project that's hoping to answer the question, "If there are as many anti-particles as there are particles, why can't we see all these anti-particles?"
She's a member of the Large Synoptic Survey Telescope project, which will allow scientists to monitor exploding supernovae and determine how fast the universe is expanding -- and map how mass is distributed throughout the universe. She's also part of Fermilab Experiment E791, studying the production and decay of charmed particles. Burchat received a Guggenheim Fellowship in 2005.
Patricia Burchat | Speaker | TED.com