TED2008
Patricia Burchat: Shedding light on dark matter
Patricia Burchat menerangkan materi gelap.
Filmed:
Readability: 4.2
1,605,112 views
Fisikawan Patricia Burchat menerangkan dua bahan dasar dari alam semesta: materi dan energi gelap. Keduanya meliputi 96% dari alam semesta dan tidak dapat diukur secara langsung, namun pengaruhnya sangat besar.
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
Sebagai fisikawan partikel, saya mempelajari partikel dasar
00:22
and how they interact on the most fundamental level.
1
4000
3000
dan bagaimana interaksi mereka pada tingkat paling dasar.
00:25
For most of my research career, I've been using accelerators,
2
7000
3000
Sebagian besar karir penelitian saya, saya telah menggunakan alat pemercepat
00:28
such as the electron accelerator at Stanford University, just up the road,
3
10000
3000
seperti alat untuk mempercepat elektron di Universitas Stanford, di dekat sini,
00:31
to study things on the smallest scale.
4
13000
3000
untuk mempelajari benda-benda terkecil.
00:34
But more recently, I've been turning my attention
5
16000
2000
Namun akhir-akhir ini, saya mengalihkan perhatian saya
00:36
to the universe on the largest scale.
6
18000
3000
pada alam semesta dalam skala besar.
00:39
Because, as I'll explain to you,
7
21000
2000
Karena, seperti yang akan saya jelaskan,
00:41
the questions on the smallest and the largest scale are actually very connected.
8
23000
4000
pertanyaan tentang hal terkecil dan terbesar sebenarnya sangat berhubungan.
00:45
So I'm going to tell you about our twenty-first-century view of the universe,
9
27000
5000
Saya akan memberitahu tentang pandangan abad ke 21 tentang alam semesta
00:50
what it's made of and what the big questions in the physical sciences are --
10
32000
3000
apa bahan pembuatnya dan apa pertanyaan besar dalam ilmu fisika --
00:53
at least some of the big questions.
11
35000
2000
setidaknya beberapa pertanyaan besar.
00:55
So, recently, we have realized
12
37000
3000
Akhir-akhir ini, kita tahu
00:58
that the ordinary matter in the universe --
13
40000
2000
bahwa materi biasa dari alam semesta
01:00
and by ordinary matter, I mean you, me,
14
42000
3000
maksud saya dengan materi biasa, Anda, saya
01:03
the planets, the stars, the galaxies --
15
45000
2000
planet, bintang, dan galaksi --
01:05
the ordinary matter makes up only a few percent
16
47000
3000
materi biasa hanya mencakup beberapa persen
01:08
of the content of the universe.
17
50000
2000
dari seluruh alam semesta.
01:10
Almost a quarter, or approximately a quarter
18
52000
3000
Hampir atau mendekati seperempat
01:13
of the matter in the universe, is stuff that's invisible.
19
55000
3000
dari materi alam semesta, adalah benda yang tidak terlihat.
01:16
By invisible, I mean it doesn't absorb in the electromagnetic spectrum.
20
58000
4000
Maksud saya benda ini tidak menyerap gelombang elektromagnet.
01:20
It doesn't emit in the electromagnetic spectrum. It doesn't reflect.
21
62000
3000
Tidak memancarkan gelombang elektromagnet, tidak memantulkannya.
01:23
It doesn't interact with the electromagnetic spectrum,
22
65000
2000
Benda ini tidak berinteraksi dengan gelombang elektromagnet
01:25
which is what we use to detect things.
23
67000
2000
yang kita gunakan untuk mengenali benda.
01:27
It doesn't interact at all. So how do we know it's there?
24
69000
3000
Benda ini tidak berinteraksi sama sekali. Bagaimana kami mengetahui itu ada?
01:30
We know it's there by its gravitational effects.
25
72000
2000
Kami tahu melalui pengaruh gravitasnya.
01:32
In fact, this dark matter dominates
26
74000
3000
Bahkan, materi gelap ini menguasai
01:35
the gravitational effects in the universe on a large scale,
27
77000
3000
pengaruh gravitasi di alam semesta pada skala besar
01:38
and I'll be telling you about the evidence for that.
28
80000
2000
dan saya akan menunjukkan buktinya.
01:40
What about the rest of the pie?
29
82000
2000
Lalu apakah sisanya?
01:42
The rest of the pie is a very mysterious substance called dark energy.
30
84000
4000
Sisanya bahan yang sangat misterius yang disebut energi gelap.
01:46
More about that later, OK.
31
88000
2000
Saya akan menjelaskannya nanti.
01:48
So for now, let's turn to the evidence for dark matter.
32
90000
3000
Sekarang, mari kita lihat bukti adanya materi gelap.
01:51
In these galaxies, especially in a spiral galaxy like this,
33
93000
3000
Di galaksi ini, terutama di galaksi berbentuk spiral seperti ini,
01:54
most of the mass of the stars is concentrated in the middle of the galaxy.
34
96000
5000
sebagian besar massa bintang-bintang ada di tengah galaksi.
01:59
This huge mass of all these stars keeps stars in circular orbits in the galaxy.
35
101000
7000
Massa yang besar dari bintang-bintang ini menjaga bentuk orbit lingkaran galaksi.
02:06
So we have these stars going around in circles like this.
36
108000
3000
Mereka mengelilingi galaksi dalam lingkaran seperti ini.
02:09
As you can imagine, even if you know physics, this should be intuitive, OK --
37
111000
4000
Seperti yang bisa Anda bayangkan, bahkan jika Anda tidak mengerti fisika -- menggunakan intuisi -
02:13
that stars that are closer to the mass in the middle will be rotating at a higher speed
38
115000
6000
bintang yang lebih dekat dengan pusat galaksi akan berputar lebih cepat
02:19
than those that are further out here, OK.
39
121000
3000
dari yang ada di bagian luar.
02:22
So what you would expect is that if you measured the orbital speed of the stars,
40
124000
5000
Jadi jika Anda mengukur kecepatan orbit dari bintang-bintang ini, perkiraan Anda adalah
02:27
that they should be slower on the edges than on the inside.
41
129000
4000
bintang pada tepi harusnya memiliki kecepatan lebih rendah dari pada yang di tengah.
02:31
In other words, if we measured speed as a function of distance --
42
133000
2000
Dengan kata lain, jika kita mengukur kecepatan sebagai fungsi dari jarak --
02:33
this is the only time I'm going to show a graph, OK --
43
135000
2000
inilah satu-satunya grafik yang saya punya, Ok --
02:35
we would expect that it goes down as the distance increases
44
137000
4000
perkiraannya kecepatan menurun dengan bertambahnya jarak
02:39
from the center of the galaxy.
45
141000
2000
dari pusat galaksi.
02:41
When those measurements are made,
46
143000
1000
Saat kami melakukan pengukuran,
02:42
instead what we find is that the speed is basically constant,
47
144000
3000
yang kami temukan justru kecepatannya tetap
02:45
as a function of distance.
48
147000
2000
sebagai fungsi jarak.
02:47
If it's constant, that means that the stars out here
49
149000
3000
Jika kecepatannya tetap, artinya bintang di bagian luar
02:50
are feeling the gravitational effects of matter that we do not see.
50
152000
4000
merasakan efek gravitasi dari materi yang tidak dapat kita lihat.
02:54
In fact, this galaxy and every other galaxy
51
156000
3000
Bahkan, galaksi ini dan semua galaksi lain
02:57
appears to be embedded in a cloud of this invisible dark matter.
52
159000
5000
tampaknya terlekat pada awan materi gelap yang tidak terlihat.
03:02
And this cloud of matter is much more spherical than the galaxy themselves,
53
164000
4000
Awan materi ini lebih berbentuk lingkaran dari galaksi itu sendiri
03:06
and it extends over a much wider range than the galaxy.
54
168000
4000
dan benda ini menempati ruang yang jauh lebih besar dibandingkan galaksi.
03:10
So we see the galaxy and fixate on that, but it's actually a cloud of dark matter
55
172000
4000
Kami melihat galaksi saling terikat satu sama lain, namun sebenarnya awan materi gelap ini
03:14
that's dominating the structure and the dynamics of this galaxy.
56
176000
5000
yang menguasai struktur dan dinamika galaksi.
03:19
Galaxies themselves are not strewn randomly in space;
57
181000
3000
Galaksi itu sendiri tidak terpencar secara acak di alam;
03:22
they tend to cluster.
58
184000
2000
mereka cenderung berkelompok.
03:24
And this is an example of a very, actually, famous cluster, the Coma cluster.
59
186000
3000
Ini contoh dari kelompok yang cukup terkenal, kelompok Coma.
03:27
And there are thousands of galaxies in this cluster.
60
189000
3000
Ada ribuan galaksi dalam kumpulan ini.
03:30
They're the white, fuzzy, elliptical things here.
61
192000
3000
Benda putih, kabur, dan berbentuk elips ini.
03:33
So these galaxy clusters -- we take a snapshot now,
62
195000
3000
Galaksi-galaksi ini berkelompok -- jika kita mengambil gambar sekarang
03:36
we take a snapshot in a decade, it'll look identical.
63
198000
3000
atau puluhan tahun lagi -- semuanya tampak sama.
03:39
But these galaxies are actually moving at extremely high speeds.
64
201000
4000
Namun galaksi ini sebenarnya bergerak dengan kecepatan yang sangat tinggi.
03:43
They're moving around in this gravitational potential well of this cluster, OK.
65
205000
5000
Mereka bergerak mengitari sumber potensial gravitasi di kelompok ini.
03:48
So all of these galaxies are moving.
66
210000
2000
Jadi semua galaksi bergerak.
03:50
We can measure the speeds of these galaxies, their orbital velocities,
67
212000
4000
Kita dapat mengukur kecepatan galaksi ini, kecepatan orbitnya,
03:54
and figure out how much mass is in this cluster.
68
216000
2000
dan menghitung massa kelompok ini.
03:56
And again, what we find is that there is much more mass there
69
218000
4000
Lagi, yang kami temukan, massa galaksi itu jauh lebih besar
04:00
than can be accounted for by the galaxies that we see.
70
222000
4000
dari massa materi di galaksi yang dapat kita lihat.
04:04
Or if we look in other parts of the electromagnetic spectrum,
71
226000
2000
Atau jika kita melihat pada bagian lain gelombang elektromagnet,
04:06
we see that there's a lot of gas in this cluster, as well.
72
228000
3000
kita juga melihat ada banyak gas di kumpulan ini.
04:09
But that cannot account for the mass either.
73
231000
2000
Tapi itu juga tidak cukup untuk membentuk massa yang besar.
04:11
In fact, there appears to be about ten times as much mass here
74
233000
3000
Bahkan, massa kumpulan ini sepuluh kali lebih besar
04:14
in the form of this invisible or dark matter
75
236000
3000
dalam bentuk materi gelap yang tidak terlihat
04:17
as there is in the ordinary matter, OK.
76
239000
4000
dari pada massa materi biasa.
04:21
It would be nice if we could see this dark matter a little bit more directly.
77
243000
4000
Jika kita bisa melihat materi gelap ini secara langsung tentu akan lebih baik.
04:25
I'm just putting this big, blue blob on there, OK,
78
247000
2000
Saya hanya menaruh gelembung biru besar di sana
04:27
to try to remind you that it's there.
79
249000
2000
untuk mengingatkan kalau materi itu ada di sana.
04:29
Can we see it more visually? Yes, we can.
80
251000
3000
Dapatkah kita melihatnya dengan lebih jelas? Iya.
04:32
And so let me lead you through how we can do this.
81
254000
2000
Saya akan menjelaskan bagaimana kami melakukannya.
04:34
So here's an observer:
82
256000
2000
Ini adalah pengamat:
04:36
it could be an eye; it could be a telescope.
83
258000
2000
dapat berupa mata atau teleskop.
04:38
And suppose there's a galaxy out here in the universe.
84
260000
2000
Dan anggaplah ada galaksi jauh di sana.
04:40
How do we see that galaxy?
85
262000
2000
Bagaimana kita melihat galaksi itu?
04:42
A ray of light leaves the galaxy and travels through the universe
86
264000
3000
Cahaya meninggalkan galaksi itu dan berjalan melalui alam semesta
04:45
for perhaps billions of years
87
267000
2000
mungkin selama miliaran tahun
04:47
before it enters the telescope or your eye.
88
269000
3000
sebelum cahaya itu sampai ke teleskop atau mata Anda.
04:50
Now, how do we deduce where the galaxy is?
89
272000
3000
Lalu, bagaimana kami menentukan letak galaksi itu?
04:53
Well, we deduce it by the direction that the ray is traveling
90
275000
3000
Kami menentukannya dengan arah cahaya yang datang
04:56
as it enters our eye, right?
91
278000
2000
saat memasuki mata kita, benar?
04:58
We say, the ray of light came this way;
92
280000
2000
Katakanlah, cahaya itu datang dari arah ini;
05:00
the galaxy must be there, OK.
93
282000
2000
maka galaksi itu ada di sana.
05:02
Now, suppose I put in the middle a cluster of galaxies --
94
284000
4000
Anggaplah di tengah-tengah ada kumpulan galaksi lain --
05:06
and don't forget the dark matter, OK.
95
288000
2000
dan jangan lupa tentang materi gelap.
05:08
Now, if we consider a different ray of light, one going off like this,
96
290000
4000
Sekarang, jika kita menganggap cahaya yang lain, seperti ini
05:12
we now need to take into account
97
294000
2000
kita harus mempertimbangkan
05:14
what Einstein predicted when he developed general relativity.
98
296000
3000
apa yang diprediksikan oleh Einstein saat dia mengembangkan teori relativitas umum.
05:17
And that was that the gravitational field, due to mass,
99
299000
4000
Yaitu medan gravitasi, karena massa ini
05:21
will deflect not only the trajectory of particles,
100
303000
3000
tidak hanya membelokkan lintasan dari partikel
05:24
but will deflect light itself.
101
306000
3000
tapi membelokkan cahaya itu sendiri.
05:27
So this light ray will not continue in a straight line,
102
309000
3000
Jadi sinar ini tidak akan berjalan lurus
05:30
but would rather bend and could end up going into our eye.
103
312000
4000
namun berbelok dan akhirnya masuk ke mata kita.
05:34
Where will this observer see the galaxy?
104
316000
3000
Di mana pengamat ini melihat galaksi itu?
05:37
You can respond. Up, right?
105
319000
4000
Anda dapat menjawab. Di atas, bukan?
05:41
We extrapolate backwards and say the galaxy is up here.
106
323000
3000
Kita meramalkan bahwa galaksi itu ada di sebelah atas ini.
05:44
Is there any other ray of light
107
326000
1000
Apakah ada sinar yang lain?
05:45
that could make into the observer's eye from that galaxy?
108
327000
3000
yang dapat masuk ke dalam mata pengamat dari galaksi itu?
05:48
Yes, great. I see people going down like this.
109
330000
3000
Ya, benar. Saya melihat ada yang menjawab ke bawah.
05:51
So a ray of light could go down, be bent
110
333000
2000
Jadi cahaya dapat menuju ke bawah lalu dibelokkan
05:53
up into the observer's eye,
111
335000
2000
ke atas menuju mata pengamat,
05:55
and the observer sees a ray of light here.
112
337000
2000
dan pengamat melihat cahaya di sini.
05:57
Now, take into account the fact that we live in
113
339000
2000
Sekarang, ingatlah bahwa kita hidup di
05:59
a three-dimensional universe, OK,
114
341000
2000
alam semesta tiga dimensi,
06:01
a three-dimensional space.
115
343000
2000
ruang tiga dimensi.
06:03
Are there any other rays of light that could make it into the eye?
116
345000
3000
Apakah ada cahaya lain yang dapat masuk ke dalam mata pengamat?
06:06
Yes! The rays would lie on a -- I'd like to see -- yeah, on a cone.
117
348000
6000
Benar! Cahaya itu akan menjadi -- coba saya lihat -- ya sebuah kerucut.
06:12
So there's a whole ray of light -- rays of light on a cone --
118
354000
2000
Seluruh cahaya ini -- pancaran cahaya berbentuk kerucut --
06:14
that will all be bent by that cluster
119
356000
2000
yang akan dibelokkan oleh kumpulan itu
06:16
and make it into the observer's eye.
120
358000
3000
dan masuk ke dalam mata pengamat.
06:19
If there is a cone of light coming into my eye, what do I see?
121
361000
5000
Jika ada cahaya berbentuk kerucut yang masuk ke dalam mata, apa yang akan terlihat?
06:24
A circle, a ring. It's called an Einstein ring. Einstein predicted that, OK.
122
366000
4000
Lingkaran, sebuah cincin. Hal ini disebut cincin Einstein -- Einstein memperkirakan hal itu.
06:28
Now, it will only be a perfect ring if the source, the deflector
123
370000
5000
Cincin ini hanya akan sempurna jika sumbernya, benda yang membelokkan
06:33
and the eyeball, in this case, are all in a perfectly straight line.
124
375000
5000
dan mata kita, tepat berada pada garis lurus.
06:38
If they're slightly skewed, we'll see a different image.
125
380000
3000
Jika sedikit miring, kita akan melihat gambar yang berbeda.
06:41
Now, you can do an experiment tonight over the reception, OK,
126
383000
3000
Anda dapat mencobanya nanti di acara resepsi,
06:44
to figure out what that image will look like.
127
386000
3000
untuk mencari tahu seperti apa gambar ini terlihat.
06:47
Because it turns out that there is a kind of lens that we can devise,
128
389000
4000
Karena nampaknya ada lensa yang dapat kita gunakan,
06:51
that has the right shape to produce this kind of effect.
129
393000
3000
yang memiliki bentuk yang tepat untuk menghasilkan efek tersebut.
06:54
We call this gravitational lensing.
130
396000
2000
Kami menyebutnya pembiasan cahaya karena gravitasi.
06:56
And so, this is your instrument, OK.
131
398000
3000
Inilah alat-alatnya.
06:59
(Laughter).
132
401000
1000
(Suara tawa)
07:00
But ignore the top part.
133
402000
3000
Jangan pedulikan bagian atasnya.
07:03
It's the base that I want you to concentrate, OK.
134
405000
3000
Saya ingin Anda melihat pada bagian bawahnya.
07:06
So, actually, at home, whenever we break a wineglass,
135
408000
2000
Jadi sebenarnya, di rumah, setiap kali kami memecahkan gelas anggur,
07:08
I save the bottom, take it over to the machine shop.
136
410000
2000
saya menyimpan bagian bawahnya, membawanya ke bengkel.
07:10
We shave it off, and I have a little gravitational lens, OK.
137
412000
4000
Kami memotongnya, dan saya memiliki lensa gravitasi kecil ini.
07:14
So it's got the right shape to produce the lensing.
138
416000
2000
Bentuknya benar-benar tepat untuk menghasilkan efek pembelokan ini.
07:16
And so the next thing you need to do in your experiment
139
418000
2000
Selanjutnya, Anda bisa mengadakan percobaan,
07:18
is grab a napkin. I grabbed a piece of graph paper -- I'm a physicist. (Laughter)
140
420000
4000
ambil serbet. Saya mengambil kertas grafik, karena saya fisikawan. (Suara tawa)
07:22
So, a napkin. Draw a little model galaxy in the middle.
141
424000
4000
Sebuah serbet. Gambarlah model galaksi di bagian tengah.
07:26
And now put the lens over the galaxy,
142
428000
3000
Lalu kita taruh lensa di atas galaksi itu.
07:29
and what you'll find is that you'll see a ring, an Einstein ring.
143
431000
3000
Dan Anda akan melihat sebuah cincin, cincin Einstein.
07:32
Now, move the base off to the side,
144
434000
3000
Sekarang pindahkan lensa itu ke sisi yang lain
07:35
and the ring will split up into arcs, OK.
145
437000
3000
dan cincin itu akan berubah menjadi lengkungan.
07:38
And you can put it on top of any image.
146
440000
2000
Anda dapat meletakkannya di atas gambar apa saja.
07:40
On the graph paper, you can see
147
442000
1000
Pada kertas grafik, Anda dapat melihat
07:41
how all the lines on the graph paper have been distorted.
148
443000
2000
bagaimana garis-garis pada kertas grafik ini telah bengkok.
07:43
And again, this is a kind of an accurate model
149
445000
3000
Lagi, ini adalah model yang tepat
07:46
of what happens with the gravitational lensing.
150
448000
2000
untuk melihat pembiasan cahaya karena gravitasi.
07:48
OK, so the question is: do we see this in the sky?
151
450000
4000
Pertanyaannya: apakah kita melihat ini di langit?
07:52
Do we see arcs in the sky when we look at, say, a cluster of galaxies?
152
454000
4000
Apakah kita melihat lengkungan di langit saat melihat kumpulan galaksi?
07:56
And the answer is yes.
153
458000
2000
Jawabannya: iya.
07:58
And so, here's an image from the Hubble Space Telescope.
154
460000
2000
Ini gambar dari teleskop luar angkasa Hubble.
08:00
Many of the images you are seeing
155
462000
2000
Banyak gambar yang sudah Anda lihat sebelumnya
08:02
are earlier from the Hubble Space Telescope.
156
464000
2000
dari teleskop luar angkasa Hubble.
08:04
Well, first of all, for the golden shape galaxies --
157
466000
2000
Yang pertama, galaksi berbentuk emas --
08:06
those are the galaxies in the cluster.
158
468000
3000
itu galaksi yang ada di dalam kelompok itu.
08:09
They're the ones that are embedded in that sea of dark matter
159
471000
4000
Itu galaksi yang diselimuti lautan materi gelap
08:13
that are causing the bending of the light
160
475000
2000
yang menyebabkan pembelokkan cahaya
08:15
to cause these optical illusions, or mirages, practically,
161
477000
3000
dan mengakibatkan ilusi optik ini, atau fatamorgana
08:18
of the background galaxies.
162
480000
2000
dari galaksi di belakangnya.
08:20
So the streaks that you see, all these streaks,
163
482000
3000
Semua garis yang Anda lihat, garis-garis ini
08:23
are actually distorted images of galaxies that are much further away.
164
485000
4000
sebenarnya gambaran yang telah terdistorsi dari galaksi yang lebih jauh.
08:27
So what we can do, then, is based on how much distortion
165
489000
3000
Yang dapat kami lakukan berdasarkan banyaknya distorsi
08:30
we see in those images, we can calculate how much mass
166
492000
4000
yang kita lihat pada gambaran itu, kita dapat menghitung massa sebenarnya
08:34
there must be in this cluster.
167
496000
2000
dari kumpulan ini.
08:36
And it's an enormous amount of mass.
168
498000
2000
Dan hasilnya sangat besar.
08:38
And also, you can tell by eye, by looking at this,
169
500000
2000
Juga, Anda dapat melihatnya dengan mata Anda,
08:40
that these arcs are not centered on individual galaxies.
170
502000
4000
lengkungan ini tidak berpusat pada salah satu galaksi
08:44
They are centered on some more spread out structure,
171
506000
4000
namun terpusat pada struktur yang lebih menyebar.
08:48
and that is the dark matter
172
510000
4000
Inilah materi gelap
08:52
in which the cluster is embedded, OK.
173
514000
3000
di mana kumpulan galaksi ini terikat.
08:55
So this is the closest you can get to kind of seeing
174
517000
2000
Ini cara yang paling dekat bagi Anda bisa untuk melihat
08:57
at least the effects of the dark matter with your naked eye.
175
519000
3000
setidaknya efek dari materi gelap dengan mata telanjang.
09:00
OK, so, a quick review then, to see that you're following.
176
522000
3000
Saya akan mengulang dengan cepat, untuk melihat apakah Anda mengikuti.
09:03
So the evidence that we have
177
525000
2000
Jadi bukti bahwa
09:05
that a quarter of the universe is dark matter --
178
527000
2000
seperempat dari alam semesta adalah materi gelap --
09:07
this gravitationally attracting stuff --
179
529000
2000
materi dengan tarikan gravitasi ini --
09:09
is that galaxies, the speed with which stars orbiting galaxies
180
531000
4000
bahwa dalam galaksi, kecepatan bintang mengelilingi galaksi
09:13
is much too large; it must be embedded in dark matter.
181
535000
3000
terlalu besar, mereka pasti menempel pada materi gelap.
09:16
The speed with which galaxies within clusters are orbiting is much too large;
182
538000
4000
Kecepatan orbit galaksi di dalam kumpulan terlalu besar;
09:20
it must be embedded in dark matter.
183
542000
2000
mereka pasti menempel pada materi gelap.
09:22
And we see these gravitational lensing effects, these distortions
184
544000
4000
Kita melihat efek pembelokan akibat gravitasi ini, distorsi
09:26
that say that, again, clusters are embedded in dark matter.
185
548000
3000
yang lagi-lagi menunjukkan, kelompok galaksi ini menempel pada materi gelap.
09:29
OK. So now, let's turn to dark energy.
186
551000
4000
Baik, sekarang mari berpindah ke energi gelap.
09:33
So to understand the evidence for dark energy, we need to discuss something
187
555000
3000
Untuk membuktikan adanya energi gelap, kita harus membahas
09:36
that Stephen Hawking referred to in the previous session.
188
558000
4000
sesuatu yang dibicarakan Stephen Hawking di sesi sebelumnya.
09:40
And that is the fact that space itself is expanding.
189
562000
4000
bahwa ruang angkasa itu membesar.
09:44
So if we imagine a section of our infinite universe --
190
566000
5000
Jadi jika kita membayangkan sebagian dari alam semesta yang tidak terbatas ini
09:49
and so I've put down four spiral galaxies, OK --
191
571000
3000
saya taruh empat galaksi spiral ini.
09:52
and imagine that you put down a set of tape measures,
192
574000
4000
Bayangkan jika Anda menaruh beberapa pita pengukur
09:56
so every line on here corresponds to a tape measure,
193
578000
2000
setiap garis di sini adalah pita pengukurnya --
09:58
horizontal or vertical, for measuring where things are.
194
580000
4000
secara mendatar dan tegak -- untuk mengetahui di mana benda-benda berada.
10:02
If you could do this, what you would find
195
584000
2000
Jika Anda dapat melakukannya, apa yang akan Anda temukan
10:04
that with each passing day, each passing year,
196
586000
3000
adalah dengan berlalunya hari, tahun,
10:07
each passing billions of years, OK,
197
589000
3000
jutaan tahun,
10:10
the distance between galaxies is getting greater.
198
592000
3000
jarak antara galaksi bertambah besar.
10:13
And it's not because galaxies are moving
199
595000
1000
Dan ini bukan karena galaksi saling menjauh
10:14
away from each other through space.
200
596000
3000
satu sama lain dalam ruang angkasa
10:17
They're not necessarily moving through space.
201
599000
2000
bukan berarti mereka bergerak dalam alam semesta ini.
10:19
They're moving away from each other
202
601000
2000
Mereka saling menjauh
10:21
because space itself is getting bigger, OK.
203
603000
3000
karena ruang itu sendiri bertambah besar.
10:24
That's what the expansion of the universe or space means.
204
606000
4000
Itulah arti dari ekspansi alam semesta atau ruang.
10:28
So they're moving further apart.
205
610000
2000
Jadi mereka semakin menjauh.
10:30
Now, what Stephen Hawking mentioned, as well,
206
612000
4000
Lalu apa yang juga telah disebutkan oleh Stephen Hawking,
10:34
is that after the Big Bang, space expanded at a very rapid rate.
207
616000
6000
setelah Big Bang, alam semesta bertambah besar dengan sangat cepat.
10:40
But because gravitationally attracting matter
208
622000
4000
Namun karena pengaruh gravitasi dari materi yang saling menarik
10:44
is embedded in this space,
209
626000
2000
ada di dalam alam semesta
10:46
it tends to slow down the expansion of the space, OK.
210
628000
3000
ekspansi dari alam semesta cenderung melambat.
10:49
So the expansion slows down with time.
211
631000
3000
Jadi ekspansi semakin lambat dari waktu ke waktu.
10:52
So, in the last century, OK, people debated
212
634000
4000
Jadi di abad terakhir ini, orang-orang berdebat
10:56
about whether this expansion of space would continue forever;
213
638000
5000
apakah ekspansi alam semesta ini akan berlangsung selamanya,
11:01
whether it would slow down, you know,
214
643000
2000
apakah akan melambat
11:03
will be slowing down, but continue forever;
215
645000
2000
akan melambat, namun tetap berlangsung untuk selamanya.
11:05
slow down and stop, asymptotically stop;
216
647000
5000
Melambat dan berhenti, berhenti secara tetap
11:10
or slow down, stop, and then reverse, so it starts to contract again.
217
652000
5000
atau melambat, berhenti, lalu mulai berbalik arah, dan mulai mengerut kembali.
11:15
So a little over a decade ago,
218
657000
2000
Kurang lebih sepuluh tahun yang lalu,
11:17
two groups of physicists and astronomers
219
659000
5000
dua kelompok fisikawan dan ahli astronomi
11:22
set out to measure the rate at which
220
664000
2000
mencoba mengukur laju
11:24
the expansion of space was slowing down, OK.
221
666000
4000
perlambatan ekspansi alam semesta.
11:28
By how much less is it expanding today,
222
670000
2000
Berapa banyak laju ekspansi ini berkurang saat ini,
11:30
compared to, say, a couple of billion years ago?
223
672000
3000
dibandingkan dengan, misal, beberapa miliar tahun yang lalu?
11:33
The startling answer to this question, OK, from these experiments,
224
675000
5000
Jawaban yang mengejutkan atas pertanyaan ini
11:38
was that space is expanding at a faster rate today
225
680000
4000
adalah alam semesta berkembang lebih cepat saat ini
11:42
than it was a few billion years ago, OK.
226
684000
3000
dibandingkan dengan beberapa miliar tahun yang lalu.
11:45
So the expansion of space is actually speeding up.
227
687000
3000
Jadi sebenarnya ekspansi alam semesta semakin cepat.
11:48
This was a completely surprising result.
228
690000
3000
Hasil ini benar-benar sangat mengejutkan.
11:51
There is no persuasive theoretical argument for why this should happen, OK.
229
693000
6000
Tidak ada dasar teori tentang mengapa hal ini yang terjadi.
11:57
No one was predicting ahead of time this is what's going to be found.
230
699000
3000
Tidak ada yang memperkirakan hasil ini sebelumnya
12:00
It was the opposite of what was expected.
231
702000
2000
Berlawanan dengan apa yang diperkirakan.
12:02
So we need something to be able to explain that.
232
704000
3000
Kita memerlukan sesuatu agar dapat menjelaskan hal itu.
12:05
Now it turns out, in the mathematics,
233
707000
2000
Ternyata, dalam matematika
12:07
you can put it in as a term that's an energy,
234
709000
4000
Anda dapat menggunakan istilah energi.
12:11
but it's a completely different type of energy
235
713000
1000
Namun jenis energi yang sangat berbeda
12:12
from anything we've ever seen before.
236
714000
2000
dari energi apapun yang pernah kita lihat sebelumnya.
12:14
We call it dark energy,
237
716000
2000
Kami menyebutnya energi gelap
12:16
and it has this effect of causing space to expand.
238
718000
3000
yang mengakibatkan alam semesta menjadi bertambah besar.
12:19
But we don't have a good motivation
239
721000
2000
Namun kami tidak memiliki alasan yang bagus
12:21
for putting it in there at this point, OK.
240
723000
2000
untuk memasukkannya pada saat ini
12:23
So it's really unexplained as to why we need to put it in.
241
725000
3000
Jadi kami tidak dapat menjelaskan mengapa kami harus memasukkannya.
12:26
Now, so at this point, then, what I want to really emphasize to you,
242
728000
4000
Pada saat ini, apa yang ingin saya tekankan
12:30
is that, first of all, dark matter and dark energy
243
732000
2000
pertama, materi dan energi gelap
12:32
are completely different things, OK.
244
734000
2000
benar-benar dua hal yang berbeda.
12:34
There are really two mysteries out there as to what makes up most of the universe,
245
736000
4000
Keduanya adalah misteri tentang apa yang menyusun sebagian besar alam semesta,
12:38
and they have very different effects.
246
740000
3000
dan mereka memiliki efek yang berbeda.
12:41
Dark matter, because it gravitationally attracts,
247
743000
3000
Materi gelap, karena tarikan gravitasinya
12:44
it tends to encourage the growth of structure, OK.
248
746000
4000
cenderung membuat struktur semakin besar.
12:48
So clusters of galaxies will tend to form,
249
750000
3000
Kumpulan galaksi akan cenderung terbentuk
12:51
because of all this gravitational attraction.
250
753000
2000
karena tarikan gravitasi ini.
12:53
Dark energy, on the other hand,
251
755000
2000
Energi gelap, di lain pihak
12:55
is putting more and more space between the galaxies,
252
757000
4000
membuat jarak antar galaksi semakin besar
12:59
makes it, the gravitational attraction between them decrease,
253
761000
3000
membuat -- tarikan gravitasi di antara mereka -- menurun,
13:02
and so it impedes the growth of structure.
254
764000
3000
sehingga menghalangi pertumbuhan struktur.
13:05
So by looking at things like clusters of galaxies,
255
767000
3000
Jadi dengan melihat hal-hal seperti kumpulan galaksi
13:08
and how they -- their number density,
256
770000
4000
dan bagaimana -- kepadatan galaksi itu,
13:12
how many there are as a function of time --
257
774000
2000
berapa banyak yang ada sebagai fungsi dari waktu --
13:14
we can learn about how dark matter and dark energy
258
776000
4000
kita dapat belajar tentang bagaimana materi dan energi gelap
13:18
compete against each other in structure forming.
259
780000
3000
saling bersaing dalam pembentukan struktur.
13:21
In terms of dark matter, I said that we don't have any,
260
783000
3000
Dalam hal materi gelap, saya telah berkata bahwa kami tidak memiliki
13:24
you know, really persuasive argument for dark energy.
261
786000
4000
penjelasan yang masuk akal untuk energi gelap.
13:28
Do we have anything for dark matter? And the answer is yes.
262
790000
3000
Apakah ada penjelasan untuk materi gelap? Dan jawabannnya: iya.
13:31
We have well-motivated candidates for the dark matter.
263
793000
3000
Kami memiliki calon yang sesuai untuk materi gelap.
13:34
Now, what do I mean by well motivated?
264
796000
3000
Lalu apa maksud saya dengan sesuai?
13:37
I mean that we have mathematically consistent theories
265
799000
5000
Kami memiliki teori yang cocok secara matematis
13:42
that were actually introduced
266
804000
2000
yang sebenarnya diperkenalkan
13:44
to explain a completely different phenomenon, OK,
267
806000
3000
untuk menjelaskan kejadian yang benar-benar berbeda.
13:47
things that I haven't even talked about,
268
809000
2000
hal yang bahkan belum pernah saya bicarakan,
13:49
that each predict the existence
269
811000
3000
setiap teori memperkirakan adanya
13:52
of a very weakly interacting, new particle.
270
814000
3000
partikel baru yang saling berinteraksi dengan sangat lemah.
13:55
So, this is exactly what you want in physics:
271
817000
2000
Ini yang benar-benar Anda inginkan dalam fisika
13:57
where a prediction comes out of a mathematically consistent theory
272
819000
4000
di mana perkiraan didukung oleh sebuah teori matematis yang konsisten
14:01
that was actually developed for something else.
273
823000
2000
yang sebenarnya dikembangkan untuk sesuatu yang lain.
14:03
But we don't know if either of those
274
825000
3000
Namun kami belum tahu jika salah satunya
14:06
are actually the dark matter candidate, OK.
275
828000
3000
adalah calon materi gelap.
14:09
One or both, who knows? Or it could be something completely different.
276
831000
3000
Satu atau semuanya, siapa tahu? Atau mungkin juga sesuatu yang benar-benar berbeda.
14:12
Now, we look for these dark matter particles
277
834000
2000
Kita mencari partikel materi gelap ini
14:14
because, after all, they are here in the room, OK,
278
836000
3000
karena mereka memang ada di ruangan ini
14:17
and they didn't come in the door.
279
839000
1000
dan mereka tidak masuk melalui pintu
14:18
They just pass through anything.
280
840000
2000
mereka menembus apa saja.
14:20
They can come through the building, through the Earth --
281
842000
2000
Mereka dapat menembus gedung, menembus tanah.
14:22
they're so non-interacting.
282
844000
2000
mereka benar-benar tidak saling berhubungan.
14:24
So one way to look for them is to build detectors
283
846000
3000
Jadi salah satu cara mengetahuinya dalah membuat detektor
14:27
that are extremely sensitive to a dark matter particle coming through and bumping it.
284
849000
4000
yang benar-benar peka terhadap partikel materi gelap yang datang dan menabraknya.
14:31
So a crystal that will ring if that happens.
285
853000
3000
Kristal yang akan berbunyi jika hal itu terjadi.
14:34
So one of my colleagues up the road and his collaborators
286
856000
2000
Salah seorang rekan kerja saya dan rekan-rekannya
14:36
have built such a detector.
287
858000
2000
telah membuat detektor semacam itu.
14:38
And they've put it deep down in an iron mine in Minnesota,
288
860000
3000
Mereka menaruhnya jauh di bawah tanah, di sebuah tambang bijih besi di Minnesota.
14:41
OK, deep under the ground, and in fact, in the last couple of days
289
863000
3000
Jauh di bawah tanah -- dan beberapa hari yang lalu
14:44
announced the most sensitive results so far.
290
866000
3000
mengumumkan hasil yang paling peka sejauh ini.
14:47
They haven't seen anything, OK, but it puts limits on what the mass
291
869000
3000
Mereka tidak menemukan apapun, namun alat ini memiliki batas massa
14:50
and the interaction strength of these dark matter particles are.
292
872000
3000
dan kekuatan interaksi dari partikel ini.
14:53
There's going to be a satellite telescope launched later this year
293
875000
4000
Lalu akan ada teleskop satelit yang diluncurkan pada tahun ini.
14:57
and it will look towards the middle of the galaxy,
294
879000
3000
Dan akan melihat bagian tengah dari galaksi
15:00
to see if we can see dark matter particles annihilating
295
882000
2000
untuk melihat jika kita dapat melihat materi gelap menghilangkan
15:02
and producing gamma rays that could be detected with this.
296
884000
4000
dan menghasilkan sinar gamma yang dapat dideteksi dengan ini.
15:06
The Large Hadron Collider, a particle physics accelerator,
297
888000
3000
Alat penabrak hadron yang besar, pemercepat partikel
15:09
that we'll be turning on later this year.
298
891000
3000
yang akan dioperasikan tahun ini.
15:12
It is possible that dark matter particles might be produced
299
894000
3000
Mungkin materi gelap akan dapat dihasilkan
15:15
at the Large Hadron Collider.
300
897000
2000
pada alat penabrak hadron besar ini.
15:17
Now, because they are so non-interactive,
301
899000
1000
Karena mereka benar-benar tidak saling berhubungan
15:18
they will actually escape the detector,
302
900000
3000
mereka tidak akan dapat terdeteksi
15:21
so their signature will be missing energy, OK.
303
903000
3000
jadi tanda keberadaan mereka adalah hilangnya energi.
15:24
Now, unfortunately, there is a lot of new physics
304
906000
3000
Sayangnya, ada banyak teori fisika baru
15:27
whose signature could be missing energy,
305
909000
2000
yang ditandakan dengan energi yang hilang,
15:29
so it will be hard to tell the difference.
306
911000
2000
sehingga akan sulit untuk membedakannya.
15:31
And finally, for future endeavors, there are telescopes being designed
307
913000
5000
Akhirnya, untuk penelitian di masa depan, kami membuat teleskop
15:36
specifically to address the questions of dark matter and dark energy --
308
918000
4000
secara khusus untuk menjawab pertanyaan tentang materi dan energi gelap:
15:40
ground-based telescopes, and there are three space-based telescopes
309
922000
3000
sebuah teleskop di permukaan bumi, dan tiga teleskop di luar angkasa
15:43
that are in competition right now
310
925000
2000
yang sedang bersaing
15:45
to be launched to investigate dark matter and dark energy.
311
927000
3000
untuk diluncurkan dan meneliti materi dan energi gelap.
15:48
So in terms of the big questions:
312
930000
2000
Jadi, dalam pertanyaan besar ini:
15:50
what is dark matter? What is dark energy?
313
932000
2000
Apakah materi dan energi gelap itu?
15:52
The big questions facing physics.
314
934000
2000
Pertanyaan besar yang dihadapi ilmu fisika.
15:54
And I'm sure you have lots of questions,
315
936000
3000
Dan saya yakin Anda memiliki banyak pertanyaan.
15:57
which I very much look forward to addressing
316
939000
2000
Saya tidak sabar untuk dapat menjawabnya
15:59
over the next 72 hours, while I'm here. Thank you.
317
941000
2000
dalam 72 jam ke depan saat saya ada di sini. Terima kasih.
16:01
(Applause)
318
943000
3000
(Tepuk tangan)
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