Patricia Burchat: Shedding light on dark matter

Překladatel: Jan Bečka Korektor: Jan Vesely

As a particle physicist, I study the elementary particles

Jakožto částicová fyzička zkoumám elementární částice

and how they interact on the most fundamental level.

a jejich vzájemnou interakci na té úplně nejzákladnější úrovni.

For most of my research career, I've been using accelerators,

Po většinu své vědecké dráhy jsem využívala urychlovače,

such as the electron accelerator at Stanford University, just up the road,

jako je například urychlovač elektronů na Stanfordově univerzitě kousek odsud,

to study things on the smallest scale.

ke zkoumání věcí v tom nejmenším měřítku.

But more recently, I've been turning my attention

V poslední době jsem se však začala věnovat

to the universe on the largest scale.

vesmíru v tom největším měřítku.

Because, as I'll explain to you,

Jak vám totiž vysvětlím,

the questions on the smallest and the largest scale are actually very connected.

věci v nejmenším a největším měřítku jsou velmi úzce provázány.

So I'm going to tell you about our twenty-first-century view of the universe,

Budu vám povídat o našem pohledu na vesmír v jednadvacátém století,

what it's made of and what the big questions in the physical sciences are --

o tom, čím je tvořen a o tom, jakým zásadním otázkám čelí fyzika --

at least some of the big questions.

alespoň o některých těchto zásadních otázkách.

So, recently, we have realized

V poslední době jsme dospěli k tomu,

that the ordinary matter in the universe --

že obyčejná hmota ve vesmíru --

and by ordinary matter, I mean you, me,

a obyčejnou hmotou myslím vás, sebe,

the planets, the stars, the galaxies --

planety, hvězdy, galaxie --

the ordinary matter makes up only a few percent

obyčejná hmota představuje jen několik procent

of the content of the universe.

z celkového obsahu vesmíru.

Almost a quarter, or approximately a quarter

Téměř čtvrtina, nebo přibližně čtvrtina,

of the matter in the universe, is stuff that's invisible.

hmoty ve vesmíru je neviditelná.

By invisible, I mean it doesn't absorb in the electromagnetic spectrum.

Slovem neviditelná mám na mysli, že neabsorbuje elektromagnetické spektrum.

It doesn't emit in the electromagnetic spectrum. It doesn't reflect.

V rámci elektromagnetického spektra nevyzařuje. Neodráží.

It doesn't interact with the electromagnetic spectrum,

Vůbec neinteraguje s elektromagnetickým spektrem,

which is what we use to detect things.

které používáme k detekci různých věcí.

It doesn't interact at all. So how do we know it's there?

Nedochází k žádné interakci. Jak tedy víme, že existuje?

We know it's there by its gravitational effects.

Víme, že existuje, díky jejím gravitačním účinkům.

In fact, this dark matter dominates

Tato temná hmota je totiž převažující silou

the gravitational effects in the universe on a large scale,

v gravitačních účincích ve vesmíru ve velkém měřítku,

and I'll be telling you about the evidence for that.

a já vám řeknu, jaké pro to máme důkazy.

What about the rest of the pie?

Čím je tvořen zbytek?

The rest of the pie is a very mysterious substance called dark energy.

Zbytek je tvořen velmi tajemnou entitou známou jako temná energie.

More about that later, OK.

O té si povíme více později.

So for now, let's turn to the evidence for dark matter.

Nyní se věnujme důkazům o existenci temné hmoty.

In these galaxies, especially in a spiral galaxy like this,

V těchhle galaxiích, zejména ve spirálních galaxiích jako je tahle,

most of the mass of the stars is concentrated in the middle of the galaxy.

je většina hmoty hvězd soustředěna ve středu galaxie.

This huge mass of all these stars keeps stars in circular orbits in the galaxy.

Tahle obrovská hmota všech hvězd udržuje hvězdy v galaxii na kruhových oběžných drahách.

So we have these stars going around in circles like this.

Jsou tu tedy hvězdy, které se pohybují v takovýchhle kruzích.

As you can imagine, even if you know physics, this should be intuitive, OK --

Jak si dokážete představit, i pokud se věnujete fyzice, tohle by mělo být intuitivní --

that stars that are closer to the mass in the middle will be rotating at a higher speed

hvězdy, které jsou blíže hmotě uprostřed, budou obíhat větší rychlostí

than those that are further out here, OK.

než ty, které jsou tady někde více stranou.

So what you would expect is that if you measured the orbital speed of the stars,

Očekávali byste tedy, že když změříte oběžnou rychlost hvězd,

that they should be slower on the edges than on the inside.

měla by být pomalejší na okrajích než uvnitř.

In other words, if we measured speed as a function of distance --

Jinými slovy, pokud bychom měřili rychlost jako funkci vzdálenosti --

this is the only time I'm going to show a graph, OK --

a teď vám výjimečně jedinkrát ukážu graf --

we would expect that it goes down as the distance increases

očekávali bychom, že se bude snižovat spolu s tím, jak poroste vzdálenost

from the center of the galaxy.

od středu galaxie.

When those measurements are made,

Když tato měření provedeme,

instead what we find is that the speed is basically constant,

zjistíme naopak, že rychlost je v podstatě konstantní

as a function of distance.

jakožto funkce vzdálenosti.

If it's constant, that means that the stars out here

Pokud je konstantní, znamená to, že ty hvězdy tady opodál

are feeling the gravitational effects of matter that we do not see.

jsou vystaveny gravitačním účinkům hmoty, kterou nevidíme.

In fact, this galaxy and every other galaxy

Tahle galaxie a vlastně všechny galaxie

appears to be embedded in a cloud of this invisible dark matter.

jsou zjevně zasazeny do oblaku této neviditelné temné hmoty.

And this cloud of matter is much more spherical than the galaxy themselves,

Ten oblak hmoty je mnohem kulovitější než galaxie jako taková,

and it extends over a much wider range than the galaxy.

a zabírá mnohem větší prostor než galaxie.

So we see the galaxy and fixate on that, but it's actually a cloud of dark matter

My tedy vidíme galaxii a soustředíme se na ni, ale ve skutečnosti je to oblak temné hmoty,

that's dominating the structure and the dynamics of this galaxy.

který rozhodujícím způsobem určuje strukturu a dynamiku dané galaxie.

Galaxies themselves are not strewn randomly in space;

Galaxie samotné nejsou náhodně rozesety v prostoru;

they tend to cluster.

mají sklon k tomu se kupit.

And this is an example of a very, actually, famous cluster, the Coma cluster.

Tohle je příklad velmi známé kupy, kupy Coma.

And there are thousands of galaxies in this cluster.

V této kupě jsou tisíce galaxií.

They're the white, fuzzy, elliptical things here.

Jsou to tady ty bílé, rozmazané, eliptické objekty.

So these galaxy clusters -- we take a snapshot now,

Tyhle kupy galaxií -- můžeme je vyfotit teď,

we take a snapshot in a decade, it'll look identical.

můžeme je vyfotit za deset let, a budou vypadat naprosto stejně.

But these galaxies are actually moving at extremely high speeds.

Ve skutečnosti se ale tyhle galaxie pohybují nesmírně vysokou rychlostí.

They're moving around in this gravitational potential well of this cluster, OK.

Pohybují se uvnitř potenciálu gravitační studny téhle kupy.

So all of these galaxies are moving.

Všechny tyto galaxie se tedy pohybují.

We can measure the speeds of these galaxies, their orbital velocities,

Můžeme změřit rychlost těchto galaxií, jejich oběžnou rychlost,

and figure out how much mass is in this cluster.

a zjistit tak, kolik hmoty se nachází v téhle kupě.

And again, what we find is that there is much more mass there

Znovu zjistíme, že je tam mnohem více hmoty,

than can be accounted for by the galaxies that we see.

než kolik odpovídá galaxiím, které vidíme.

Or if we look in other parts of the electromagnetic spectrum,

Nebo, pokud se podíváme na další části elektromagnetického spektra,

we see that there's a lot of gas in this cluster, as well.

uvidíme, že v téhle kupě je také hodně plynu.

But that cannot account for the mass either.

Ani to však nevysvětluje existenci této hmoty.

In fact, there appears to be about ten times as much mass here

V zásadě to vypadá tak, že je tu asi desetkrát více hmoty

in the form of this invisible or dark matter

v podobě neviditelné či temné hmoty

as there is in the ordinary matter, OK.

než v podobě obyčejné hmoty.

It would be nice if we could see this dark matter a little bit more directly.

Bylo by užitečné, kdybychom se mohli podívat na temnou hmotu více zpříma.

I'm just putting this big, blue blob on there, OK,

Dám sem tuhle velkou, modrou bublinu,

to try to remind you that it's there.

aby vám připomínala, že tu temná hmota je.

Can we see it more visually? Yes, we can.

Umíme si ji lépe zviditelnit? Ano, umíme.

And so let me lead you through how we can do this.

Teď bych vám tedy chtěla ukázat, jak toho můžeme dosáhnout.

So here's an observer:

Tady máme pozorovatele:

it could be an eye; it could be a telescope.

může to být oko; může to být dalekohled.

And suppose there's a galaxy out here in the universe.

Dejme tomu, že ve vesmíru existuje nějaká galaxie.

How do we see that galaxy?

Jak tuhle galaxii můžeme spatřit?

A ray of light leaves the galaxy and travels through the universe

Galaxii opustí světelný paprsek, který letí vesmírným prostorem

for perhaps billions of years

možná miliardy let před tím,

before it enters the telescope or your eye.

než vstoupí do dalekohledu nebo do vašeho oka.

Now, how do we deduce where the galaxy is?

Jak potom můžeme odvodit, kde se galaxie nachází?

Well, we deduce it by the direction that the ray is traveling

Můžeme to odvodit podle směru, ze kterého paprsek přichází,

as it enters our eye, right?

když vám vstupuje do oka.

We say, the ray of light came this way;

Řekněme například, že světelný paprsek přišel odsud,

the galaxy must be there, OK.

takže galaxie musí být tady.

Now, suppose I put in the middle a cluster of galaxies --

No, a teď dejme tomu, že dám doprostřed kupu galaxií --

and don't forget the dark matter, OK.

a nezapomínejte přitom na temnou hmotu.

Now, if we consider a different ray of light, one going off like this,

Když si představíme jiný světelný paprsek, který letí takhle,

we now need to take into account

musíme přitom vzít v úvahu to,

what Einstein predicted when he developed general relativity.

co předvídal Einstein, když vymyslel obecnou teorii relativity.

And that was that the gravitational field, due to mass,

Tedy skutečnost, že gravitační pole, vzhledem k hmotě,

will deflect not only the trajectory of particles,

odchýlí nejen dráhu letu částic,

but will deflect light itself.

ale že odchýlí i samotné světlo.

So this light ray will not continue in a straight line,

Tenhle světelný paprsek nepoletí tedy dál v přímce,

but would rather bend and could end up going into our eye.

ale ohne se a možná nakonec vstoupí do našeho oka.

Where will this observer see the galaxy?

Kde potom spatří pozorovatel galaxii?

You can respond. Up, right?

Můžete odpovídat. Tady nahoře, že ano?

We extrapolate backwards and say the galaxy is up here.

Dedukujeme zpětně a řekneme, že se galaxie nachází tady nahoře.

Is there any other ray of light

Existuje nějaký jiný světelný paprsek,

that could make into the observer's eye from that galaxy?

který by se mohl z téhle galaxie dostat až do oka pozorovatele?

Yes, great. I see people going down like this.

Ano, výborně. Vidím, jak někteří ukazují takhle směrem dolů.

So a ray of light could go down, be bent

Světelný paprsek tedy může směřovat dolů, ohnout se

up into the observer's eye,

směrem vzhůru do oka pozorovatele

and the observer sees a ray of light here.

a pozorovatel pak spatří světelný paprsek zde.

Now, take into account the fact that we live in

Vezměte nyní v úvahu, že žijeme

a three-dimensional universe, OK,

v trojrozměrném vesmíru,

a three-dimensional space.

v trojrozměrném prostoru.

Are there any other rays of light that could make it into the eye?

Existují ještě jiné světelné paprsky, které by se takhle dostaly do oka?

Yes! The rays would lie on a -- I'd like to see -- yeah, on a cone.

Ano! Paprsky by ležely - chtěla bych to vidět -- ano, na kuželu.

So there's a whole ray of light -- rays of light on a cone --

Tady máme celý světelný paprsek -- světelné paprsky na kuželu --

that will all be bent by that cluster

všechny budou ohnuty onou kupou galaxií

and make it into the observer's eye.

a vstoupí do pozorovatelova oka.

If there is a cone of light coming into my eye, what do I see?

Když mi do oka vstupuje světelný kužel, co přitom vidím?

A circle, a ring. It's called an Einstein ring. Einstein predicted that, OK.

Kruh, prstenec. Říká se mu Einsteinův prstenec. Einstein toto předpověděl.

Now, it will only be a perfect ring if the source, the deflector

Ten prstenec bude dokonalý pouze v případě, že jeho zdroj, prvek, který odráží,

and the eyeball, in this case, are all in a perfectly straight line.

a v tomto případě oční bulva leží všechny v dokonalé přímce.

If they're slightly skewed, we'll see a different image.

Pokud by byly lehce vychýleny, výsledný obrázek by byl jiný.

Now, you can do an experiment tonight over the reception, OK,

Můžete si dnes večer zaexperimentovat s příjmem obrazu,

to figure out what that image will look like.

abyste si vyzkoušeli, jak by takový obrázek vypadal.

Because it turns out that there is a kind of lens that we can devise,

Dokážeme totiž vyrobit určitý typ čočky,

that has the right shape to produce this kind of effect.

která má ten správný tvar k tomu, aby vytvořila tento efekt.

We call this gravitational lensing.

Říkáme tomu gravitační čočkování.

And so, this is your instrument, OK.

A tohle je tedy váš nástroj.

(Laughter).

(Smích).

But ignore the top part.

Ale té horní části si nevšímejte.

It's the base that I want you to concentrate, OK.

Chci, abyste se soustředili na spodek.

So, actually, at home, whenever we break a wineglass,

U nás doma, pokaždé, když rozbijeme skleničku na víno,

I save the bottom, take it over to the machine shop.

tak si schovám spodek a vezmu ho do dílny.

We shave it off, and I have a little gravitational lens, OK.

Tam ho obrousíme a mám z něj malou gravitační čočku.

So it's got the right shape to produce the lensing.

Má ten správný tvar k tomu, aby umožnila čočkování.

And so the next thing you need to do in your experiment

Další věc, kterou musíte během svého pokusu udělat,

is grab a napkin. I grabbed a piece of graph paper -- I'm a physicist. (Laughter)

je vzít papírový ubrousek. Já jsem sebrala kus čtverečkovaného papíru -- jsem fyzička. (Smích)

So, a napkin. Draw a little model galaxy in the middle.

Takže, ubrousek. Nakreslete uprostřed malou modelovou galaxii.

And now put the lens over the galaxy,

A teď položte přes tu galaxii čočku,

and what you'll find is that you'll see a ring, an Einstein ring.

a zjistíte, že vidíte prstenec, Einsteinův prstenec.

Now, move the base off to the side,

Teď posuňte spodek na stranu

and the ring will split up into arcs, OK.

a prstenec se rozdělí jednotlivé oblouky.

And you can put it on top of any image.

Můžete čočku položit na jakýkoliv obrázek.

On the graph paper, you can see

Na čtverečkovaném papíře můžete vidět,

how all the lines on the graph paper have been distorted.

jak jsou všechny čáry překroucené.

And again, this is a kind of an accurate model

Znovu říkám, že tohle je poměrně přesná simulace

of what happens with the gravitational lensing.

toho, co se děje při gravitačním čočkování.

OK, so the question is: do we see this in the sky?

Otázka tedy zní: uvidíme tohle na obloze?

Do we see arcs in the sky when we look at, say, a cluster of galaxies?

Uvidíme na obloze oblouky, když se podíváme, dejme tomu, na kupu galaxií?

And the answer is yes.

Odpověď zní ano.

And so, here's an image from the Hubble Space Telescope.

Tady máme snímek z Hubbleova vesmírného dalekohledu.

Many of the images you are seeing

Řada obrázků, které vidíte,

are earlier from the Hubble Space Telescope.

pocházejí původně z Hubbleova vesmírného dalekohledu.

Well, first of all, for the golden shape galaxies --

Zaprvé tady máme ty zlatavé tvarované galaxie --

those are the galaxies in the cluster.

to jsou galaxie nacházející se v kupě.

They're the ones that are embedded in that sea of dark matter

Jsou to ty, které jsou zasazeny do moře temné hmoty

that are causing the bending of the light

a způsobují ohýbání světla,

to cause these optical illusions, or mirages, practically,

které vytváří ty optické klamy, či v podstatě přeludy,

of the background galaxies.

galaxií v pozadí.

So the streaks that you see, all these streaks,

Takže ty proužky, které vidíte, všechny ty proužky,

are actually distorted images of galaxies that are much further away.

jsou ve skutečnosti pokřivené obrázky galaxií, které se nacházejí mnohem dále.

So what we can do, then, is based on how much distortion

Můžeme tedy na základě toho, jak velké zakřivení

we see in those images, we can calculate how much mass

v těchto obrázcích vypozorujeme, spočítat, kolik hmoty

there must be in this cluster.

se musí nacházet v dané kupě.

And it's an enormous amount of mass.

A je to skutečně ohromný objem hmoty.

And also, you can tell by eye, by looking at this,

Můžete také od oka říct, když se na to díváte,

that these arcs are not centered on individual galaxies.

že ty oblouky nejsou soustředěny na jednotlivé galaxie.

They are centered on some more spread out structure,

Jsou soustředěny na nějakou šíře rozprostřenou entitu,

and that is the dark matter

a tou je temná hmota,

in which the cluster is embedded, OK.

do níž je kupa zasazena.

So this is the closest you can get to kind of seeing

Tímto způsobem se tedy nejvíce přiblížíte tomu, abyste spatřili

at least the effects of the dark matter with your naked eye.

pouhým okem alespoň účinky temné hmoty.

OK, so, a quick review then, to see that you're following.

Takže, teď rychle zopakování, jestli mě zvládáte sledovat.

So the evidence that we have

Důkaz, který máme pro tvrzení,

that a quarter of the universe is dark matter --

že čtvrtinu vesmíru tvoří temná hmota --

this gravitationally attracting stuff --

tato gravitačně přitažlivá látka --

is that galaxies, the speed with which stars orbiting galaxies

je skutečnost, že galaxie, rychlost, kterou hvězdy obíhají galaxie,

is much too large; it must be embedded in dark matter.

je až příliš vysoká; musí být tedy zasazeny do temné hmoty.

The speed with which galaxies within clusters are orbiting is much too large;

Rychlost, jakou obíhají galaxie v kupách, je až příliš vysoká;

it must be embedded in dark matter.

musí být tedy zasazeny do temné hmoty.

And we see these gravitational lensing effects, these distortions

A my vidíme účinky gravitačního čočkování, ta pokřivení,

that say that, again, clusters are embedded in dark matter.

která rovněž dokazují, že kupy jsou zasazeny do temné hmoty.

OK. So now, let's turn to dark energy.

Tak. Teď se podívejme na temnou energii.

So to understand the evidence for dark energy, we need to discuss something

Abychom porozuměli důkazům o existenci temné energie, musíme probrat něco,

that Stephen Hawking referred to in the previous session.

o čem hovořil Stephen Hawking při předešlé přednášce.

And that is the fact that space itself is expanding.

Je to skutečnost, že vesmír jako takový se rozpíná.

So if we imagine a section of our infinite universe --

Pokud si tedy představíme část našeho nekonečného vesmíru --

and so I've put down four spiral galaxies, OK --

označila jsem tedy čtyři spirální galaxie --

and imagine that you put down a set of tape measures,

a představíme si, že sem položíme několik skládacích metrů,

so every line on here corresponds to a tape measure,

tak každá přímka tady odpovídá skládacímu metru,

horizontal or vertical, for measuring where things are.

vodorovnému či svislému, a slouží k změření toho, kde se jednotlivé věci nacházejí.

If you could do this, what you would find

Kdyby tohle bylo ve vaší moci, zjistili byste,

that with each passing day, each passing year,

že s každým uplynulým dnem, každým uplynulým rokem,

each passing billions of years, OK,

každou uplynulou miliardou let,

the distance between galaxies is getting greater.

se vzdálenost mezi galaxiemi zvětšuje.

And it's not because galaxies are moving

A není to proto, že se galaxie pohybují

away from each other through space.

pryč od sebe navzájem napříč vesmírem.

They're not necessarily moving through space.

Ne vždy se pohybují napříč vesmírem.

They're moving away from each other

Vzdalují se od sebe navzájem,

because space itself is getting bigger, OK.

protože vesmír jako takový se zvětšuje.

That's what the expansion of the universe or space means.

Takový je význam rozpínání vesmíru, rozpínání prostoru.

So they're moving further apart.

Vzdalují se tedy od sebe.

Now, what Stephen Hawking mentioned, as well,

Stephen Hawking rovněž zmiňoval,

is that after the Big Bang, space expanded at a very rapid rate.

že po velkém třesku se vesmír rozpínal velice rychlým tempem.

But because gravitationally attracting matter

Jelikož je však do vesmírného prostoru

is embedded in this space,

zasazena gravitačně přitažlivá hmota,

it tends to slow down the expansion of the space, OK.

má sklon k tomu rozpínání vesmíru zpomalovat.

So the expansion slows down with time.

Proces rozpínání se tak s ubíhajícím časem zpomaluje.

So, in the last century, OK, people debated

V minulém století byla vedena debata o tom,

about whether this expansion of space would continue forever;

jestli rozpínání vesmíru bude pokračovat navěky;

whether it would slow down, you know,

nebo jestli se zpomalí, bude

will be slowing down, but continue forever;

se nějak zpomalovat, ale bude pokračovat navěky;

slow down and stop, asymptotically stop;

nebo se zpomalí a zastaví, asymptoticky zastaví;

or slow down, stop, and then reverse, so it starts to contract again.

nebo se zpomalí, zastaví, a pak se obrátí, takže se vesmír začne znovu smršťovat.

So a little over a decade ago,

Před o něco více jak deseti lety

two groups of physicists and astronomers

dvě skupiny fyziků a astronomů

set out to measure the rate at which

začaly měřit tempo,

the expansion of space was slowing down, OK.

jakým se zpomaluje rozpínání vesmíru.

By how much less is it expanding today,

O kolik méně se rozpíná dnes,

compared to, say, a couple of billion years ago?

ve srovnání, řekněme, se situací před miliardou let?

The startling answer to this question, OK, from these experiments,

Překvapivá odpověď na tuto otázku, kterou přinesly zmíněné pokusy,

was that space is expanding at a faster rate today

byla, že se dnes vesmír rozpíná rychlejším tempem,

than it was a few billion years ago, OK.

než tomu bylo před několika miliardami let.

So the expansion of space is actually speeding up.

Rozpínání vesmíru se tedy ve skutečnosti zrychluje.

This was a completely surprising result.

To byl naprosto překvapivý výsledek.

There is no persuasive theoretical argument for why this should happen, OK.

Neexistuje žádný přesvědčivý teoretický argument, který by tento jev vysvětloval.

No one was predicting ahead of time this is what's going to be found.

Nikdo předem nepředpověděl, k jakým výsledkům se dospěje.

It was the opposite of what was expected.

Byly opačné, než se očekávalo.

So we need something to be able to explain that.

Potřebujeme tedy něco, co by nám pomohlo najít vysvětlení.

Now it turns out, in the mathematics,

V matematické rovině

you can put it in as a term that's an energy,

s tím můžete pracovat jako s členem, který představuje energii,

but it's a completely different type of energy

ale je to zcela odlišný druh energie,

from anything we've ever seen before.

jiný než všechno, co jsme dosud poznali.

We call it dark energy,

Říkáme mu temná energie

and it has this effect of causing space to expand.

a právě tato energie způsobuje, že se vesmír rozpíná.

But we don't have a good motivation

Nemáme ale přesvědčivý důvod pro to,

for putting it in there at this point, OK.

abychom s tímto členem v tuhle chvíli pracovali.

So it's really unexplained as to why we need to put it in.

Chybí nám tedy vysvětlení, proč bychom s ním měli vůbec pracovat.

Now, so at this point, then, what I want to really emphasize to you,

V tuto chvíli bych proto chtěla hlavně zdůraznit,

is that, first of all, dark matter and dark energy

že, v prvé řadě, temná hmota a temná energie

are completely different things, OK.

jsou dvě naprosto odlišné věci.

There are really two mysteries out there as to what makes up most of the universe,

Existují vlastně dvě záhady spojené s tím, čím je tvořena většina vesmíru,

and they have very different effects.

a mají velice rozdílné účinky.

Dark matter, because it gravitationally attracts,

Temná hmota, protože je gravitačně přitažlivá,

it tends to encourage the growth of structure, OK.

má sklon napomáhat vytváření struktur.

So clusters of galaxies will tend to form,

Kupy galaxií se proto vytvářejí

because of all this gravitational attraction.

díky této gravitační přitažlivosti.

Dark energy, on the other hand,

Temná energie naopak

is putting more and more space between the galaxies,

vsunuje mezi galaxie více a více prostoru,

makes it, the gravitational attraction between them decrease,

způsobuje, že gravitační přitažlivost mezi nimi se snižuje,

and so it impedes the growth of structure.

a ztěžuje tak vytváření struktur.

So by looking at things like clusters of galaxies,

Když se tedy podíváme na objekty jako jsou kupy galaxií,

and how they -- their number density,

a na to jak -- na jejich početní hustotu,

how many there are as a function of time --

když hodnotíme jejich počet jako funkci času --

we can learn about how dark matter and dark energy

můžeme se poučit o tom, jak temná hmota a temná energie

compete against each other in structure forming.

působí vzájemně protichůdně při formování struktur.

In terms of dark matter, I said that we don't have any,

Ještě k temné hmotě; jak jsem již řekla, nemáme žádný

you know, really persuasive argument for dark energy.

opravdu přesvědčivý důkaz pro existenci temné energie.

Do we have anything for dark matter? And the answer is yes.

Máme k dispozici něco podobného pro temnou hmotu? Ano.

We have well-motivated candidates for the dark matter.

Máme tu dobře motivované kandidáty na to být temnou hmotou.

Now, what do I mean by well motivated?

Co myslím tím slovním spojením dobře motivované?

I mean that we have mathematically consistent theories

Myslím tím, že máme matematicky konsistentní teorie,

that were actually introduced

které byly vlastně zformulovány,

to explain a completely different phenomenon, OK,

aby vysvětlily zcela jiný úkaz,

things that I haven't even talked about,

věci, o kterých jsem ani nehovořila,

that each predict the existence

které předpovídají existenci

of a very weakly interacting, new particle.

velmi slabě interagující, nové částice.

So, this is exactly what you want in physics:

Je to přesně příklad toho, co chcete ve fyzice vidět:

where a prediction comes out of a mathematically consistent theory

předpoklad vycházející z matematicky konsistentní teorie,

that was actually developed for something else.

která byla vlastně zformulována za jiným účelem.

But we don't know if either of those

Nevíme však, jestli je některý z nich

are actually the dark matter candidate, OK.

opravdu kandidátem na to být temnou hmotou.

One or both, who knows? Or it could be something completely different.

Jeden nebo oba, kdo ví? Nebo to může být něco úplně jiného.

Now, we look for these dark matter particles

V každém případě hledáme částice temné hmoty,

because, after all, they are here in the room, OK,

protože ty jsou nakonec i tady v sále,

and they didn't come in the door.

a dveřmi sem nepřišly.

They just pass through anything.

Projdou jednoduše čímkoliv.

They can come through the building, through the Earth --

Dokáží projít budovou, Zemí --

they're so non-interacting.

jsou naprosto neinteragující.

So one way to look for them is to build detectors

Jedna možnost, jak po nich pátrat, je zkonstruovat detektory,

that are extremely sensitive to a dark matter particle coming through and bumping it.

které jsou extrémně citlivé na průchod a nárazy částice temné hmoty.

So a crystal that will ring if that happens.

Krystal, který zacinká, když se něco takového stane.

So one of my colleagues up the road and his collaborators

Jeden můj kolega, který pracuje kousek odsud, a jeho spolupracovníci

have built such a detector.

takový detektor zkonstruovali.

And they've put it deep down in an iron mine in Minnesota,

A umístili jej hluboko do železného dolu v Minnesotě,

OK, deep under the ground, and in fact, in the last couple of days

hluboko pod zem, a právě v několika uplynulých dnech

announced the most sensitive results so far.

zveřejnili dosud nejzásadnější dosažené výsledky.

They haven't seen anything, OK, but it puts limits on what the mass

Nic neviděli, ale zjistili, jaké jsou limitní hodnoty hmoty

and the interaction strength of these dark matter particles are.

a interakční síly těchto částic temné hmoty.

There's going to be a satellite telescope launched later this year

Ještě tento rok bude vypuštěn satelitní dalekohled,

and it will look towards the middle of the galaxy,

který bude obrácen směrem ke středu galaxie,

to see if we can see dark matter particles annihilating

a ukáže nám, zda je možné pozorovat anihilaci částic temné hmoty

and producing gamma rays that could be detected with this.

a vznik gama paprsků, které by touto cestou mohly být zaznamenány.

The Large Hadron Collider, a particle physics accelerator,

Je tu LHC, urychlovač pro částicovou fyziku,

that we'll be turning on later this year.

který v průběhu roku uvedeme do provozu

It is possible that dark matter particles might be produced

Je možné, že právě na LHC

at the Large Hadron Collider.

budou vznikat částice temné hmoty.

Now, because they are so non-interactive,

Protože jsou tak silně neinteragující,

they will actually escape the detector,

nebudou zachyceny detektorem,

so their signature will be missing energy, OK.

ale bude je poznat podle chybějící energie.

Now, unfortunately, there is a lot of new physics

Bohužel existuje hodně nových fyzikálních jevů,

whose signature could be missing energy,

které se dají poznat podle chybějící energie,

so it will be hard to tell the difference.

takže to bude těžké odlišit.

And finally, for future endeavors, there are telescopes being designed

A nakonec, co se týče budoucích projektů, jsou vyvíjeny dalekohledy,

specifically to address the questions of dark matter and dark energy --

které jsou určeny speciálně ke zkoumání temné hmoty a temné energie --

ground-based telescopes, and there are three space-based telescopes

pozemní dalekohledy, a rovněž tři dalekohledy umístěné ve vesmíru,

that are in competition right now

které si nyní konkurují v přípravách

to be launched to investigate dark matter and dark energy.

na vypuštění s cílem zkoumat temnou hmotu a temnou energii.

So in terms of the big questions:

Co se tedy týká zásadních otázek:

what is dark matter? What is dark energy?

co je to temná hmota? Co je to temná energie?

The big questions facing physics.

To jsou zásadní otázky, které stojí před fyzikou.

And I'm sure you have lots of questions,

Jsem si jistá, že máte hodně dotazů,

which I very much look forward to addressing

na jejichž zodpovězení se nesmírně těším

over the next 72 hours, while I'm here. Thank you.

během příštích 72 hodin, co tady budu. Děkuji vám.

(Applause)

(Potlesk)