Dark matter: The matter we can't see - James Gillies

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TED-Ed


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00:00
Translator: Andrea McDonough Reviewer: Jessica Ruby
0
0
7000
Übersetzung: Sandra Schellhase Lektorat: Johannes Duschner
00:14
The ancient Greeks had a great idea:
1
14171
2319
Die alten Griechen hatten eine tolle Idee:
00:16
The universe is simple.
2
16490
1838
Das Universum ist simpel.
00:18
In their minds,
3
18328
960
Ihrer Meinung nach bestand es aus vier Elementen:
00:19
all you needed to make it were four elements:
4
19288
2162
00:21
earth,
5
21450
591
Erde, Luft, Feuer und Wasser.
00:22
air,
6
22041
528
00:22
fire,
7
22569
556
00:23
and water.
8
23125
1440
00:24
As theories go, it's a beautiful one.
9
24565
2356
In der Theorie klingt das wunderschön;
00:26
It has simplicity and elegance.
10
26921
1977
sie hat Schlichtheit und Eleganz.
00:28
It says that by combining
11
28898
1416
Durch Kombination der vier Elemente
00:30
the four basic elements in different ways,
12
30314
1862
00:32
you could produce all the wonderful diversity of the universe.
13
32176
3170
könne man die Vielfalt des Weltalls erschaffen.
00:35
Earth and fire, for example,
14
35346
1471
Erde und Feuer etwa liefern trockene Dinge,
00:36
give you things that are dry.
15
36817
2158
00:38
Air and water, things that are wet.
16
38975
2847
Luft und Wasser nasse Dinge.
00:41
But as theories go, it had a problem.
17
41822
2084
Doch die Theorie war problematisch.
00:43
It didn't predict anything that could be measured,
18
43906
2784
Sie konnte nichts Messbares vorhersagen
00:46
and measurement is the basis of experimental science.
19
46690
3297
und Messungen sind die Basis für experimentelle Wissenschaft.
00:49
Worse still, the theory was wrong.
20
49987
2209
Schlimmer noch: Die Theorie war falsch.
00:52
But the Greeks were great scientists of the mind
21
52196
2502
Doch die Griechen waren Verstandeswissenschaftler
00:54
and in the 5th century B.C.,
22
54698
1335
und im 5. Jahrhundert n. Chr. entwickelte Leukipp von Milet
00:56
Leucippus of Miletus came up
23
56033
1759
00:57
with one of the most enduring scientific ideas ever.
24
57792
3288
eine der beständigsten wissenschaftlichen Ideen überhaupt.
01:01
Everything we see is made up
25
61080
1450
Alles was wir sehen, besteht aus kleinen, unteilbaren Teilen: Atomen.
01:02
of tiny, indivisible bits of stuff called atoms.
26
62530
3340
01:05
This theory is simple and elegant,
27
65870
2088
Diese Theorie ist schlicht und elegant
01:07
and it has the advantage
28
67958
1079
und hat gegenüber der Elemente-Theorie den Vorteil korrekt zu sein.
01:09
over the earth, air, fire, and water theory
29
69037
2386
01:11
of being right.
30
71423
1175
01:12
Centuries of scientific thought and experimentation
31
72598
2640
Jahrhunderte wissenschaftlichen Denkens und Ausprobierens
01:15
have established that the real elements,
32
75238
1764
wiesen nach, dass die echten Elemente wie Wasserstoff, Kohlenstoff und Eisen
01:17
things like hydrogen,
33
77002
1352
01:18
carbon,
34
78354
524
01:18
and iron,
35
78878
863
01:19
can be broken down into atoms.
36
79741
1920
in Atome zerlegt werden können.
01:21
In Leucippus's theory, the atom is the smallest,
37
81661
2417
Nach Leukipps Theorie ist das Atom der kleinste unteilbare Teil,
01:24
indivisible bit of stuff that's still recognizable
38
84078
2860
der noch als Wasserstoff, Kohlenstoff oder Eisen erkennbar ist.
01:26
as hydrogen,
39
86938
782
01:27
carbon,
40
87720
532
01:28
or iron.
41
88268
781
01:29
The only thing wrong with Leucippus's idea
42
89049
1874
Das einzige Problem der Idee Leukipps ist, dass Atome in der Tat teilbar sind.
01:30
is that atoms are, in fact, divisible.
43
90923
2574
01:33
Furthermore, his atoms idea turns out
44
93497
2245
Tatsächlich erklärt seine Theorie nur einen kleinen Teil von dem,
01:35
to explain just a small part
45
95742
1387
01:37
of what the universe is made of.
46
97129
1906
was das Universum ausmacht.
01:39
What appears to be the ordinary stuff of the universe
47
99035
2298
Was als normal im Weltall erscheint, ist in Wirklichkeit eher selten.
01:41
is, in fact, quite rare.
48
101333
1380
01:42
Leucippus's atoms, and the things they're made of,
49
102713
3136
Leukipps Atome und ihre Bestandteile
01:45
actually make up only about 5%
50
105849
1838
machen nur etwa 5 % von dem aus, was wir dort draußen kennen.
01:47
of what we know to be there.
51
107687
1533
01:49
Physicists know the rest of the universe,
52
109220
1584
Physiker kennen den Rest des Universums, 95 % davon, als Dunkles Universum,
01:50
95% of it,
53
110804
1378
01:52
as the dark universe,
54
112182
1793
01:53
made of dark matter and dark energy.
55
113975
2668
das aus Dunkler Materie und Dunkler Energie besteht.
01:56
How do we know this?
56
116643
964
Woher wir das wissen?
01:57
Well, we know because we look at things
57
117607
2416
Weil wir Dinge betrachten und sie erkennen.
02:00
and we see them.
58
120023
1001
02:01
That might seem rather simplistic,
59
121024
1292
Das mag simpel klingen, ist aber eher tiefsinnig.
02:02
but it's actually quite profound.
60
122316
1544
02:03
All the stuff that's made of atoms is visible.
61
123860
2337
Alle Dinge aus Atomen sind sichtbar.
02:06
Light bounces off it, and we can see it.
62
126197
2587
Licht prallt davon ab und wir sehen sie.
02:08
When we look out into space,
63
128784
1060
Wenn wir ins Weltall blicken, sehen wir Sterne und Galaxien.
02:09
we see stars and galaxies.
64
129844
1696
02:11
Some of them, like the one we live in,
65
131540
1997
Einige, wie die, in der wir leben,
02:13
are beautiful, spiral shapes, spinning gracefully through space.
66
133537
3628
sind wunderschöne Spiralen, die anmutig durchs All wirbeln.
02:17
When scientists first measured the motion
67
137165
1629
In den 1930ern maßen Wissenschaftler erstmals die Bewegung von Galaxien
02:18
of groups of galaxies in the 1930's
68
138794
2172
02:20
and weighed the amount of matter they contained,
69
140966
2288
und wogen die Masse der Materie in ihnen.
02:23
they were in for a surprise.
70
143254
1376
Sie waren überrascht.
02:24
They found that there's not enough visible stuff
71
144630
1668
Es gab nicht genügend sichtbare Dinge, die diese Gruppe zusammenhielt.
02:26
in those groups to hold them together.
72
146298
2051
02:28
Later measurements of individual galaxies
73
148349
1999
Spätere Messungen einzelner Galaxien bestätigten dieses verwirrende Resultat.
02:30
confirmed this puzzling result.
74
150348
1748
02:32
There's simply not enough visible stuff in galaxies
75
152096
2087
Es ist nicht genug Sichtbares in Galaxien,
02:34
to provide enough gravity to hold them together.
76
154183
2586
damit die Schwerkraft sie zusammenhält.
02:36
From what we can see,
77
156769
1001
Sie sollten auseinander fliegen, doch das tun sie nicht.
02:37
they ought to fly apart, but they don't.
78
157770
2085
02:39
So there must be stuff there
79
159855
1125
Es muss also etwas geben, was wir nicht sehen können.
02:40
that we can't see.
80
160980
1419
02:42
We call that stuff dark matter.
81
162399
2179
Das nennen wir Dunkle Materie.
02:44
The best evidence for dark matter today
82
164578
1985
Heutzutage stammt der beste Beweis für Dunkle Materie von Messungen
02:46
comes from measurements of something
83
166563
1259
02:47
called the cosmic microwave background,
84
167822
1751
der kosmischen Mikrowellenstrahlung, dem Nachbrennen des Urknalls.
02:49
the afterglow of the Big Bang,
85
169573
1501
02:51
but that's another story.
86
171074
1376
Aber das ist eine andere Geschichte.
02:52
All of the evidence we have
87
172450
1257
All unsere Beweise deuten auf Dunkle Materie hin,
02:53
says that dark matter is there
88
173707
1579
02:55
and it accounts for much of the stuff
89
175286
1587
die für so viele Dinge in Spiralgalaxien verantwortlich ist.
02:56
in those beautiful spiral galaxies
90
176873
1792
02:58
that fill the heavens.
91
178665
1526
03:00
So where does that leave us?
92
180191
1798
Was bedeutet das für uns?
03:01
We've long known that the heavens
93
181989
1616
Wir wissen schon lange, dass der Himmel sich nicht um uns dreht.
03:03
do not revolve around us
94
183605
1656
03:05
and that we're residents of a fairly ordinary planet,
95
185261
2532
Wir sind Bewohner eines gewöhnlichen Planeten,
03:07
orbiting a fairly ordinary star,
96
187793
1692
der einen gewöhnlichen Stern umkreist,
03:09
in the spiral arm of a fairly ordinary galaxy.
97
189485
2650
im Spiralarm einer gewöhnlichen Galaxie.
03:12
The discovery of dark matter took us
98
192135
1895
Die Entdeckung Dunkler Materie
03:14
one step further away from the center of things.
99
194030
2947
führte uns einen Schritt vom Zentrum der Dinge weg.
03:16
It told us that the stuff we're made of
100
196977
1501
Die Dinge, aus denen wir sind,
03:18
is only a small fraction of what makes up the universe.
101
198478
3210
sind nur ein kleiner Teil von dem, was das Universum ausmacht.
03:21
But there was more to come.
102
201688
1310
Doch das ist nicht alles.
03:22
Early this century,
103
202998
900
Wissenschaftler erforschten die Außenbereiche des Universums
03:23
scientists studying the outer reaches of the universe
104
203898
2336
03:26
confirmed that not only is everything moving apart
105
206234
2544
und bestätigten, dass sich alles voneinander weg bewegt,
03:28
from everything else,
106
208778
1418
03:30
as you would expect in a universe
107
210196
1296
wie du es von einem Universum erwartest, das in einem dichten Urknall entstand.
03:31
that began in hot, dense big bang,
108
211492
2107
03:33
but that the universe's expansion
109
213599
1667
Die Ausdehnung des Universums scheint außerdem schneller zu werden.
03:35
also seems to be accelerating.
110
215266
2245
03:37
What's that about?
111
217511
1444
Was bedeutet das?
03:38
Either there is some kind of energy
112
218955
1723
Es gibt entweder eine Energie, die diese Beschleunigung vorantreibt,
03:40
pushing this acceleration,
113
220678
1278
03:41
just like you provide energy to accelerate a car,
114
221956
2494
ähnlich wie Energie für ein Auto,
03:44
or gravity does not behave exactly as we think.
115
224450
2788
oder die Schwerkraft verhält sich anders, als wir denken.
03:47
Most scientists think it's the former,
116
227238
2637
Viele Wissenschaftler vermuten Ersteres:
03:49
that there's some kind of energy driving the acceleration,
117
229875
3044
Es muss eine Energie geben, die die Beschleunigung leitet.
03:52
and they called it <i>dark energy</i>.
118
232919
2251
Sie nannten sie Dunkle Energie.
03:55
Today's best measurements allow us to work out
119
235170
1836
Die besten Messungen ermöglichen uns, den Anteil des dunklen Alls zu ermitteln.
03:57
just how much of the universe is dark.
120
237006
2294
03:59
It looks as if dark energy makes up
121
239300
1625
Dunkle Energie scheint etwa 68 % des Universums auszumachen;
04:00
about 68% of the universe
122
240925
1836
04:02
and dark matter about 27%,
123
242761
2477
Dunkle Materie etwa 27 %
04:05
leaving just 5% for us
124
245238
1859
und 5 % bleiben für uns und alles, was wir sehen können.
04:07
and everything else we can actually see.
125
247097
2502
04:09
So what's the dark stuff made of?
126
249599
1610
Woraus bestehen diese Dunklen Dinge?
04:11
We don't know,
127
251209
642
04:11
but there's one theory, called <i>supersymmetry</i>,
128
251851
1904
Wir wissen es nicht,
aber es gibt die Supersymmetrie, die etwas davon erklären könnte.
04:13
that could explain some of it.
129
253755
1850
04:15
Supersymmetry, or SUSY for short,
130
255605
2657
Supersymmetrie, kurz SUSY,
04:18
predicts a whole range of new particles,
131
258262
1735
sagt eine Reihe neuer Partikel voraus, aus der Dunkle Materie bestehen könnte.
04:19
some of which could make up the dark matter.
132
259997
1960
04:21
If we found evidence for SUSY,
133
261957
1828
Fänden wir Beweise für SUSY,
04:23
we could go from understanding 5% of our universe,
134
263785
2526
würden wir statt 5 % des sichtbaren Alls, ein Drittel verstehen können.
04:26
the things we can actually see,
135
266311
1404
04:27
to around a third.
136
267715
1457
04:29
Not bad for a day's work.
137
269172
1669
Nicht schlecht für ein Tagewerk.
04:30
Dark energy would probably be harder to understand,
138
270841
2253
Dunkle Energie wäre wohl schwieriger zu verstehen,
04:33
but there are some speculative theories out there
139
273094
1870
aber es gibt schon abstrakte Theorien, die richtig sein könnten.
04:34
that might point the way.
140
274964
1299
04:36
Among them are theories that go back
141
276263
1111
Manche beziehen sich auf die Idee der alten Griechen;
04:37
to that first great idea of the ancient Greeks,
142
277374
2542
04:39
the idea that we began with several minutes ago,
143
279916
2505
die Idee, dass das Universum simpel ist.
04:42
the idea that the universe must be simple.
144
282421
2699
04:45
These theories predict that there is just a single element
145
285120
2019
Laut diesen Theorien gibt es nur ein Element,
04:47
from which all the universe's wonderful diversity stems,
146
287139
2794
aus dem alles im Universum abstammt: ein zitternder Faden.
04:49
a vibrating string.
147
289933
1662
04:51
The idea is that all the particles we know today
148
291595
2169
Demnach sind alle bekannten Partikel verschiedene Schwingungen des Fadens.
04:53
are just different harmonics on the string.
149
293764
2419
04:56
Unfortunately, string theories today
150
296183
1816
Stringtheorien sind bisher nicht testbar.
04:57
are, as yet, untestable.
151
297999
1557
04:59
But, with so much of the universe waiting to be explored,
152
299556
2216
Aber mit so viel, das es im Universum noch zu entdecken gilt,
05:01
the stakes are high.
153
301772
1586
steht viel auf dem Spiel.
05:03
Does all of this make you feel small?
154
303358
2084
Fühlst du dich jetzt klein?
05:05
It shouldn't.
155
305442
1167
Das solltest du nicht.
05:06
Instead, you should marvel
156
306609
1392
Du solltest erstaunt sein,
05:08
in the fact that, as far as we know,
157
308001
1446
dass du ein Mitglied der einzigen Spezies im Weltall bist,
05:09
you are a member of the only species in the universe
158
309447
2566
05:12
able even to begin to grasp its wonders,
159
312013
2702
die beginnt, seine Wunder zu verstehen.
05:14
and you're living at the right time
160
314715
1320
Du lebst zur rechten Zeit, um zu sehen, wie unser Wissen explodiert.
05:16
to see our understanding explode.
161
316035
2671
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