Patricia Burchat: Shedding light on dark matter

Patricia Burchat beleuchtet dunkle Materie

Übersetzung: Robert Grimm Lektorat: Viktor Grimm

As a particle physicist, I study the elementary particles

Als eine Partikelphysikern untersuche ich die elementaren Partikel

and how they interact on the most fundamental level.

und wie sie auf grundlegendster Ebene miteinander interagieren.

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

Für den größten Teil meiner Forscherlaufbahn habe ich Teilchenbeschleuniger verwendet --

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

wie zum Beispiel den Elektronenbeschleuniger in der Universität von Standford gleich die Straße hinauf --

to study things on the smallest scale.

um Dinge der niedrigsten Größenordnung zu untersuchen.

But more recently, I've been turning my attention

Aber seit kurzem widme ich meine Aufmerksamkeit

to the universe on the largest scale.

dem Universum auf höchster Größenordnung.

Because, as I'll explain to you,

Denn eigentlich, wie ich Ihnen erklären werde,

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

sind die Fragen der niedrigsten und höchsten Größenordnung sehr miteinander verbunden.

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

Ich werde Ihnen im Folgenden von unserem Modell des Universums im 21. Jahrhundert berichten,

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

woraus es besteht und was die großen Fragen in den Wissenschaften der Naturgesetze sind --

at least some of the big questions.

oder zumindest ein paar der großen Fragen.

So, recently, we have realized

Vor kurzem haben wir bemerkt,

that the ordinary matter in the universe --

dass die gewöhnliche Materie im Universum --

and by ordinary matter, I mean you, me,

und mit "gewöhnliche Materie" meine ich Sie -- mich,

the planets, the stars, the galaxies --

die Planeten, die Sterne, die Galaxien

the ordinary matter makes up only a few percent

-- gewöhnliche Materie macht bloß ein paar Prozent

of the content of the universe.

des Inhalts des Universums aus.

Almost a quarter, or approximately a quarter

Fast ein Viertel -- oder schätzungsweise ein Viertel

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

der Materie des Universums ist irgendein unsichtbares Zeug.

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

Mit "unsichtbar" meine ich, dass es im elektromagnetische Spektrum nichts absorbiert.

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

Es strahlt im elektromagnetischen Spektrum nichts aus. Es reflektiert nichts.

It doesn't interact with the electromagnetic spectrum,

Es interagiert nicht mit dem elektromagnetischem Spektrum,

which is what we use to detect things.

das wir eigentlich benutzen, um die Dinge zu entdecken.

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

Es interagiert mit nichts und niemandem. Wie wissen wir dann, dass es da ist?

We know it's there by its gravitational effects.

Wir wissen es aufgrund seines Einflusses auf die Gravitation.

In fact, this dark matter dominates

Und zwar dominiert diese dunkle Materie

the gravitational effects in the universe on a large scale,

die Wirkung der Gravitation im Universum auf einer hohen Größenordnung,

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

und ich werde Ihnen von den Beweisen dafür berichten.

What about the rest of the pie?

Und der Rest des Diagramms?

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

Der Rest des Diagramms ist eine sehr mysteriöse Substanz namens "dunkle Energie".

More about that later, OK.

Mehr darüber später.

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

Lassen Sie uns für den Moment die Beweise für die dunkle Materie betrachten.

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

In den Galaxien, insbesondere in Spiralgalaxien wie dieser,

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

ist der Großteil der Masse der Sterne in der Mitte der Galaxie konzentriert.

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

Die enorme Masse all dieser Sterne hält Sterne innerhalb der Galaxie in zyklischen Orbits.

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

All die Sterne befinden sich also in zyklischen Orbits -- etwas so.

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

Wie Sie sich vorstellen können -- selbst wenn sie keine Physik können -- das sollte intuitiv sein

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

-- dass Sterne, die näher an der Masse im Mittelpunkt sind, schneller rotieren

than those that are further out here, OK.

als die, die weiter hier draußen sind.

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

Sie würden also erwarten, dass wenn sie die Umlaufgeschwindigkeit der Sterne mäßen,

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

sie am Rand langsamer als innen sein sollten.

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

Anders ausgedrückt: Wenn wir Geschwindigkeit als eine Funktion von Distanz messen würden --

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

das ist das einzige Mal, dass ich einen Graph zeige --

we would expect that it goes down as the distance increases

würden wir erwarten, dass sie nachlässt, wenn die Entfernung

from the center of the galaxy.

vom Zentrum der Galaxie zunimmt.

When those measurements are made,

Wenn diese Messungen vorgenommen werden,

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

stellen wir stattdessen fest, dass die Geschwindigkeit als eine Funktion der Distanz

as a function of distance.

mehr oder weniger konstant ist.

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

Wenn sie konstant ist, bedeutet dass, dass die Sterne hier draußen

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

Schwerkraft ausgesetzt sind, die von Materie generiert wird, die wir nicht sehen können.

In fact, this galaxy and every other galaxy

Tatsächlich scheint diese sowie jede andere Galaxie

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

in einer Wolke der unsichtbaren dunklen Materie eingeschlossen zu sein.

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

Und diese Wolke der Materie ist sehr viel sphärischer als die Galaxie selbst,

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

und sie erstreckt sich über einen viel größeren Bereich als die Galaxie.

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

Wir sehen nun die Galaxie und fixieren uns darauf, aber eigentlich ist es eine Wolke aus dunkler Materie,

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

die die Struktur und die Dynamik dieser Galaxie dominiert.

Galaxies themselves are not strewn randomly in space;

Galaxien selber sind nicht zufällig im Universum verstreut;

they tend to cluster.

sie tendieren dazu, in Clustern aufzutreten.

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

Und das hier ist ein Beispiel eines wirklich sehr bekannten Clusters: der Coma Cluster.

And there are thousands of galaxies in this cluster.

Und es gibt tausende von Galaxien in diesem Cluster.

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

Das sind die weißen, verschwommenen, elliptischen Dinger hier.

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

Also, die Galaxien-Cluster -- ob wir jetzt eine Momentaufnahme machen,

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

ob wir in zehn Jahren eine Momentaufnahme machen -- er wird genauso aussehen.

But these galaxies are actually moving at extremely high speeds.

Aber Galaxien bewegen sich eigentlich mit sehr hohen Geschwindigkeiten.

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

Sie bewegen sich innerhalb des Gravitations-Potenzials des Clusters.

So all of these galaxies are moving.

Alle Galaxien bewegen sich also.

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

Wir können die Geschwindigkeiten der Galaxien messen -- ihre Umlaufgeschwindigkeiten --

and figure out how much mass is in this cluster.

und herausfinden, wie viel Masse sich in einem Cluster befindet.

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

Und abermals stellen wir fest, dass es da draußen sehr viel mehr Masse gibt,

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

als durch die Galaxien, die wir sehen können, erklärt werden kann.

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

Oder wenn wir in andere Bereichen des elektromagnetischen Spektrums schauen,

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

dann sehen wir, dass es außerdem sehr viel Gas in diesem Cluster gibt.

But that cannot account for the mass either.

Aber das erklärt das Vorhandensein der ganzen Masse auch nicht.

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

In der Tat scheint es hier ungefähr zehn mal so viel Masse zu geben,

in the form of this invisible or dark matter

in Form der unsichtbaren oder dunklen Materie,

as there is in the ordinary matter, OK.

als es gewöhnliche Materie gibt.

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

Es wäre schön, wenn wir die dunkle Materie etwas direkter beobachten könnten.

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

Ich setze mal diesen dicken, blauen Fleck dahin,

to try to remind you that it's there.

um zu versuchen, Sie daran zu erinnern, dass sie da ist.

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

Können wir sie auf visuellere Weise beobachten? Ja, können wir.

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

Lassen sie mich Ihnen erklären, wie wir das tun können.

So here's an observer:

Also, das hier ist ein Beobachter:

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

Es könnte ein Auge sein; es könnte ein Teleskop sein.

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

Und stellen Sie sich vor, es gibt eine Galaxie hier draußen im Universum.

How do we see that galaxy?

Auf welche Weise sehen wir diese Galaxie?

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

Ein Lichtstrahl verlässt die Galaxie und durchreist das Universum,

for perhaps billions of years

eventuell für Milliarden von Jahren,

before it enters the telescope or your eye.

bevor er an das Teleskop oder Ihr Auge gelangt.

Now, how do we deduce where the galaxy is?

Wie leiten wir nun ab, wo sich die Galaxie befindet?

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

Wir leiten es aufgrund der Richtung ab, aus der der Lichtstrahl kommt,

as it enters our eye, right?

wenn er an unsere Auge gelangt, nicht wahr?

We say, the ray of light came this way;

Wir sagen: "Der Lichtstrahl ist aus der und der Richtung gekommen;

the galaxy must be there, OK.

die Galaxie muss da drüben sein."

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

Jetzt stellen Sie sich vor, ich würde einen Galaxien-Cluster in die Mitte setzen --

and don't forget the dark matter, OK.

und vergessen Sie die dunkle Materie nicht.

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

Wenn wir uns nun einen anderen Lichtstrahl vorstellen -- einer, der so wie der hier verläuft --

we now need to take into account

dann müssen wir jetzt beachten,

what Einstein predicted when he developed general relativity.

was Einstein prognostiziert hat, als er die allgemeine Relativitätstheorie entwickelt hat.

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

Und zwar, dass das Gravitationsfeld -- aufgrund der Masse --

will deflect not only the trajectory of particles,

nicht nur die Flugbahn von Partikeln,

but will deflect light itself.

sondern das Licht an sich umleiten wird.

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

Daher verläuft dieser Lichtstrahl nicht in einer geraden Linie,

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

sondern würde sich eher krümmen und könnte letztlich zu unserem Auge gelangen.

Where will this observer see the galaxy?

Wo sieht der Beobachter die Galaxie?

You can respond. Up, right?

Sie können antworten. Oben, genau.

We extrapolate backwards and say the galaxy is up here.

Wir leiten rückwirkend ab und sagen: "Die Galaxie ist hier oben."

Is there any other ray of light

Gibt es irgendeinen anderen Lichtstrahl,

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

der das Auge des Beobachters von der Galaxie aus erreichen könnte?

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

Ja, sehr gut. Ich kann Leute so nach unten zeigen sehen.

So a ray of light could go down, be bent

Ein Lichtstrahl könnte also nach unten verlaufen,

up into the observer's eye,

nach oben zum Auge des Beobachters verbogen werden --

and the observer sees a ray of light here.

und der Beobachter sieht den Lichtstrahl hier.

Now, take into account the fact that we live in

Und schenken Sie jetzt der Tatsache Beachtung, dass wir

a three-dimensional universe, OK,

in einem dreidimensionalen Universum leben

a three-dimensional space.

-- einem dreidimensionalen Raum.

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

Gibt es irgendwelche anderen Lichtstrahlen, die an das Auge gelangen könnten?

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

Ja! Die Lichtstrahlen würden sich auf einem -- ja, nur zu -- genau, einem Kegel befinden.

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

Es befindet sich also ein ganzer Lichtstrahl -- Lichtstrahlen -- auf einem Kegel,

that will all be bent by that cluster

die alle von dem Cluster verbogen werden

and make it into the observer's eye.

und an das Auge des Beobachters gelangen.

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

Wenn ein Licht-Kegel an mein Auge gelangt, was sehe ich dann?

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

Einen Kreis, einen Ring. Das nennt sich "Einstein Ring" -- Einstein hat das prognostiziert.

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

Dabei liegt nur dann ein perfekter Ring vor, wenn die Quelle, der Deflektor,

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

-- und in diesem Fall das Auge -- sich alle in einer vollkommen geraden Linie befinden.

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

Wenn sie auch nur ein bisschen verzogen sind, dann sehen wir ein anderes Bild.

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

Heute abend können sie über die Rezeption ein Experiment durchführen,

to figure out what that image will look like.

um herauszufinden, wie das Bild aussieht.

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

Es ist nämlich so, dass wir eine Art Linse entwerfen können,

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

die die rechte Form hat, um diesen Effekt hervorzubringen.

We call this gravitational lensing.

Wir nennen das "Gravitationslinseneffekt".

And so, this is your instrument, OK.

Also, das hier ist Ihr Instrument.

(Laughter).

(Gelächter)

But ignore the top part.

Aber ignorieren Sie den oberen Teil.

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

Ich möchte mich auf den unteren Teil konzentrieren.

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

Immer wenn wir zu Hause ein Weinglas kaputt machen,

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

hebe ich das Unterteil auf, bringe es rüber zur Werkstatt.

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

Wir schleifen es, und ich habe eine kleine Gravitationslinse.

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

Es hat also die rechte Form, um den Linseneffekt hervorzubringen.

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

Und das nächste, was Sie für Ihr Experiment tun müssen,

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

ist eine Serviette zu besorgen. Ich habe ein Stück Millimeterpapier genommen; ich bin Physikerin. (Gelächter)

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

Also, eine Serviette. Zeichnen Sie in der Mitte eine kleine Modell-Galaxie.

And now put the lens over the galaxy,

Und legen Sie nun die Linse über die Galaxie,

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

und Sie werden feststellen, dass Sie einen Ring sehen können -- einen Einstein Ring.

Now, move the base off to the side,

Ziehen Sie das Unterteil jetzt zur Seite,

and the ring will split up into arcs, OK.

und der Ring teilt sich in Bögen.

And you can put it on top of any image.

Und Sie können es auf jedes erdenkliche Bild legen.

On the graph paper, you can see

Auf dem Millimeterpapier können Sie erkennen,

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

dass all die Linien auf dem Millimeterpapier verzerrt sind.

And again, this is a kind of an accurate model

Nochmals: Dies ist eine Art wahrheitsgetreues Modell

of what happens with the gravitational lensing.

von dem, was während des Gravitationslinseneffekts vor sich geht.

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

Die Frage lautet nun: Können wir das am Himmel sehen?

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

Sehen wir die Bögen am Himmel, wenn wir -- zum Beispiel -- einen Galaxien-Cluster betrachten?

And the answer is yes.

Und die Antwort lautet: ja.

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

Und hier haben Sie ein Bild vom Hubble-Weltraumteleskop.

Many of the images you are seeing

Viele der Bilder, die Sie hier sehen,

are earlier from the Hubble Space Telescope.

stammen ursprünglich vom Hubble-Weltraumteleskop.

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

Zuerst die goldenen Galaxien --

those are the galaxies in the cluster.

das sind die Galaxien innerhalb des Clusters.

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

Das sind die, die in dem Meer aus dunkler Materie eingeschlossen sind,

that are causing the bending of the light

was die Krümmung des Lichts

to cause these optical illusions, or mirages, practically,

und dadurch die optischen Illusionen -- oder eigentlich Trugbilder --

of the background galaxies.

der Galaxien im Hintergrund hervorruft.

So the streaks that you see, all these streaks,

Die Streifen, die Sie sehen können -- all diese Streifen

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

sind im Grunde verzerrte Bilder von Galaxien, die sehr viel weiter weg sind.

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

Wir können nun, ausgehend vom Grad der Verzerrung,

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

den wir in den Bildern ausmachen können, berechnen, wie viel Masse

there must be in this cluster.

in dem Cluster vorhanden sein muss.

And it's an enormous amount of mass.

Und es handelt sich um eine enorme Menge an Masse.

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

Desweiteren können Sie mit bloßem Auge erkennen -- wenn sie sich das hier anschauen --

that these arcs are not centered on individual galaxies.

dass die Bögen sich nicht auf individuelle Galaxien zentrieren;

They are centered on some more spread out structure,

sie zentrieren sich auf eine ausgedehntere Struktur.

and that is the dark matter

Und das ist die dunkle Materie,

in which the cluster is embedded, OK.

in der der Cluster eingeschlossen ist.

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

Das hier ist der beste optische Eindruck -- zumindest des

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

Einflusses der dunklen Materie, die sie mit bloßem Auge sehen können.

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

Also, eine schnelle Zusammenfassung, um zu schauen, dass sie mir folgen:

So the evidence that we have

Die Beweise, die wir dafür haben,

that a quarter of the universe is dark matter --

dass ein Viertel des Universums aus dunkler Materie besteht --

this gravitationally attracting stuff --

dieses schwerkraft-erzeugende Zeug --

is that galaxies, the speed with which stars orbiting galaxies

bestehen darin, dass die Umlaufgeschwindigkeit von Sternen, die Galaxien umkreisen,

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

viel zu hoch ist; sie müssen in dunkler Materie eingeschlossen sein.

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

Die Umlaufgeschwindigkeiten von Galaxien innerhalb von Clustern ist viel zu hoch;

it must be embedded in dark matter.

sie müssen in dunkler Materie eingeschlossen sein.

And we see these gravitational lensing effects, these distortions

Und wir können den Gravitationslinseneffekt beobachten -- die Verzerrungen,

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

die abermals darauf deuten, dass die Cluster in dunkler Materie eingeschlossen sind.

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

Okay. Schauen wir uns jetzt dunkle Energie an.

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

Um die Beweislage für die dunkle Energie zu verstehen, müssen wir etwas erörtern,

that Stephen Hawking referred to in the previous session.

auf das Stephen Hawking in der vorausgegangenen Sitzung hingewiesen hat.

And that is the fact that space itself is expanding.

Nämlich die Tatsache, dass der Raum selbst sich ausdehnt.

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

Wenn wir uns nun einen Abschnitt unseres unendlichen Universums vorstellen

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

-- und dafür ich habe hier vier Spiralgalaxien hingesetzt.

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

Und stellen Sie sich vor, dass Sie einige Maßbänder darüber legen,

so every line on here corresponds to a tape measure,

so dass jede Linie einem Maßband entspricht --

horizontal or vertical, for measuring where things are.

horizontal oder vertikal -- um zu ermitteln, wo sich was befindet.

If you could do this, what you would find

Wenn sie das tun könnten, würden sie feststellen,

that with each passing day, each passing year,

das mit jedem vergangenen Tag, jedem vergangenen Jahr,

each passing billions of years, OK,

jeden vergangenen Milliarden von Jahren

the distance between galaxies is getting greater.

die Entfernung zwischen den Galaxien größer wird.

And it's not because galaxies are moving

Und das ist nicht so, weil die Galaxien sich

away from each other through space.

durch den Weltraum voneinander weg bewegen;

They're not necessarily moving through space.

sie bewegen sich nicht zwangsläufig durch den Weltraum.

They're moving away from each other

Sie bewegen sich voneinander weg,

because space itself is getting bigger, OK.

weil der Raum an sich größer wird.

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

Das ist die wahre Bedeutung der Expansion des Universums.

So they're moving further apart.

Also, Sie bewegen sich auseinander.

Now, what Stephen Hawking mentioned, as well,

Stephen Hawking hat nun außerdem noch erwähnt,

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

dass sich der Weltraum nach dem Urknall sehr schnell ausgedehnt hat.

But because gravitationally attracting matter

Da aber schwerkraft-erzeugende Materie

is embedded in this space,

im Weltraum eingeschlossen ist,

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

tendiert sie dazu, die Expansion des Raums abzuschwächen.

So the expansion slows down with time.

Die Expansion wird mit der Zeit abgeschwächt.

So, in the last century, OK, people debated

Nun haben die Leute während des letzten Jahrhunderts

about whether this expansion of space would continue forever;

darüber gestritten, ob die Expansion des Raums für immer weiter gehen würde,

whether it would slow down, you know,

ob sie nachlassen würde -- das heißt,

will be slowing down, but continue forever;

ob sie nachlässt, aber für immer weiter geht.

slow down and stop, asymptotically stop;

Ob sie nachlässt und aufhört -- mehr oder weniger aufhört

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

-- oder nachlässt, aufhört und dann zurückgeht, er sich also wieder zusammenzieht.

So a little over a decade ago,

Vor ein wenig über zehn Jahren

two groups of physicists and astronomers

haben zwei Gruppen von Physikern und Astronomen

set out to measure the rate at which

sich daran gemacht, die Geschwindigkeit zu messen,

the expansion of space was slowing down, OK.

mit der die Expansion des Raums nachlässt.

By how much less is it expanding today,

Wie viel weniger schnell er sich heute ausdehnt,

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

verglichen mit -- zum Beispiel -- vor einigen Milliarden Jahren.

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

Die erstaunliche Antwort auf diese Frage -- infolge der Experimente --

was that space is expanding at a faster rate today

war, dass der Raum sich heute schneller ausdehnt

than it was a few billion years ago, OK.

als vor ein paar Milliarden Jahren.

So the expansion of space is actually speeding up.

Die Expansion des Raums beschleunigt sich also.

This was a completely surprising result.

Das war ein total überraschendes Ergebnis.

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

Es gibt kein überzeugendes theoretisches Argument, warum das passieren sollte.

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

Keiner hat je prognostiziert, dass das herausgefunden würde.

It was the opposite of what was expected.

Es war das Gegenteil von dem, was erwartet wurde.

So we need something to be able to explain that.

Wir brauchen daher etwas, um das erklären zu können.

Now it turns out, in the mathematics,

Und es hat sich nun herausgestellt, dass man den Sachverhalt in der Mathematik

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

als einen Term beschreiben kann, der einer Energie-Variable entspricht.

but it's a completely different type of energy

Aber es ist eine ganz andere Art von Energie

from anything we've ever seen before.

als alles, was wir jemals gesehen haben.

We call it dark energy,

Wir nennen sie "dunkle Energie",

and it has this effect of causing space to expand.

und sie hat die Wirkung, den Raum expandieren zu lassen.

But we don't have a good motivation

Wir haben im Moment allerdings keine gute Begründung,

for putting it in there at this point, OK.

das mathematisch zu beschreiben.

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

Uns fehlt jegliche Erklärung, warum wir das mathematisch erfassen sollen.

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

Und an dieser Stelle möchte ich Ihnen gegenüber besonders betonen,

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

dass -- ganz grundsätzlich -- dunkle Materie und dunkle Energie

are completely different things, OK.

zwei gänzlich verschiedene Dinge sind.

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

Es gibt da draußen zwei große Rätsel darüber, woraus der größte Teil des Universums besteht,

and they have very different effects.

und sie haben sehr unterschiedliche Auswirkungen.

Dark matter, because it gravitationally attracts,

Dunkle Materie, da schwerkraft-erzeugend,

it tends to encourage the growth of structure, OK.

tendiert dazu, die Entwicklung von Strukturen zu begünstigen.

So clusters of galaxies will tend to form,

Galaxien-Cluster tendieren daher dazu,

because of all this gravitational attraction.

sich infolge der ganzen Anziehungskraft zu bilden.

Dark energy, on the other hand,

Dunkle Energie erhöht demgegenüber

is putting more and more space between the galaxies,

den räumlichen Abstand zwischen den Galaxien,

makes it, the gravitational attraction between them decrease,

lässt sie -- die Anziehungskraft zwischen ihnen -- geringer werden

and so it impedes the growth of structure.

und erschwert infolge dessen die Entwicklung von Strukturen.

So by looking at things like clusters of galaxies,

Indem wir uns Dinge wie Galaxien-Cluster anschauen

and how they -- their number density,

-- ihre Teilchendichte,

how many there are as a function of time --

wie viele von ihnen es als Funktion der Zeit gibt --

we can learn about how dark matter and dark energy

können wir in Erfahrung bringen, auf welche Weise dunkle Materie

compete against each other in structure forming.

und dunkle Energie miteinander im Wettstreit stehen, um Strukturen zu bilden.

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

Was dunkle Materie angeht, habe ich dargelegt, dass wir keine,

you know, really persuasive argument for dark energy.

naja -- wirklich überzeugenden Argumente für dunkle Energie haben.

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

Haben wir welche für dunkle Materie? Die Antwort lautet: ja.

We have well-motivated candidates for the dark matter.

Wir haben gut geeignete Anwärter auf die dunkle Materie.

Now, what do I mean by well motivated?

Und was meine ich mit "gut geeignet"?

I mean that we have mathematically consistent theories

Ich meine damit, dass wir mathematisch widerspruchsfreie Theorien haben,

that were actually introduced

die eigentlich eingeführt wurden,

to explain a completely different phenomenon, OK,

um ein ganz anderes Phänomen zu erklären

things that I haven't even talked about,

-- Dinge, über die ich gar nicht gesprochen habe,

that each predict the existence

die allesamt die Existenz eines neuen,

of a very weakly interacting, new particle.

nur wenig interagierenden Partikels prognostiziert haben.

So, this is exactly what you want in physics:

Und das ist genau das, auf was Sie in der Physik warten:

where a prediction comes out of a mathematically consistent theory

Eine Prognose, die auf eine mathematisch widerspruchsfreie Theorie zurückgeht,

that was actually developed for something else.

die eigentlich für etwas ganz anderes erdacht wurde.

But we don't know if either of those

Wir wissen aber nicht, ob einer von den beiden

are actually the dark matter candidate, OK.

wirklich ein Anwärter auf die dunkle Energie ist.

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

Einer oder beide, wer weiß das schon? Es könnte auch etwas ganz anderes sein.

Now, we look for these dark matter particles

Dabei fahnden wir nach den Partikeln der dunklen Materie,

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

denn sie befinden sich schlussendlich ja in diesem Zimmer,

and they didn't come in the door.

und sie sind nicht durch die Tür hereingekommen.

They just pass through anything.

Sie bewegen sich durch alles mögliche.

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

Sie können durch das Gebäude kommen, durch die Erde

they're so non-interacting.

-- so wenig interagieren sie.

So one way to look for them is to build detectors

Eine Methode, nach ihnen zu fahnden, besteht darin, Detektoren zu bauen,

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

die gegenüber Partikeln von dunkler Materie, die sich durch sie hindurch bewegen und gegen sie stoßen, extrem empfindlich sind.

So a crystal that will ring if that happens.

Etwa einen Kristall, der klingelt, wenn das passiert.

So one of my colleagues up the road and his collaborators

Und einer meiner Kollegen gleich die Straße hinauf hat mit seinen

have built such a detector.

Mitarbeiten einen solchen Detektor gebaut.

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

Und sie haben ihn tief in einer Eisenmine in Minnesota platziert,

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

tief unter der Erde. Und während der letzten paar Tage haben sie in der Tat

announced the most sensitive results so far.

die bisher auffälligsten Ergebnisse vermeldet.

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

Sie haben direkt nichts beobachten können, aber die Masse und

and the interaction strength of these dark matter particles are.

die Interaktions-Freudigkeit der Partikel in etwa bestimmen können.

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

Später dieses Jahr findet ein Teleskop-Start statt.

and it will look towards the middle of the galaxy,

Und es wird auf die Mitte der Galaxie zentriert sein,

to see if we can see dark matter particles annihilating

um herauszufinden, ob wir beobachten können, wie die Partikel der dunklen Materie

and producing gamma rays that could be detected with this.

sich auflösen und Gamma Strahlen produzieren, die damit entdeckt werden könnten.

The Large Hadron Collider, a particle physics accelerator,

Der Große Hadronen-Speicherring, ein Teilchenbeschleuniger,

that we'll be turning on later this year.

den wir später dieses Jahr einschalten werden.

It is possible that dark matter particles might be produced

Es ist möglich, dass im Großen Hadronen-Speicherring Dunkle-Materie-Partikel

at the Large Hadron Collider.

entstehen könnten.

Now, because they are so non-interactive,

Weil sie nun so wenig interagieren,

they will actually escape the detector,

werden sie dem Detektor entgehen,

so their signature will be missing energy, OK.

und daher wird ihre Signatur fehlende Energie sein.

Now, unfortunately, there is a lot of new physics

Unglücklicherweise gibt es eine Menge neuer Entdeckungen in der Physik,

whose signature could be missing energy,

deren Signatur fehlende Energie sein könnte,

so it will be hard to tell the difference.

weshalb es schwer sein wird, sie voneinander zu unterscheiden.

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

Und schließlich werden -- für zukünftige Vorhaben -- Teleskope entwickelt,

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

um sich mit den spezifischen Fragen der dunklen Materie und dunklen Energie zu befassen:

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

bodennahe Teleskope. Und es gibt drei Weltraum-Teleskope, die gerade

that are in competition right now

miteinander im Wettstreit stehen,

to be launched to investigate dark matter and dark energy.

um gestartet zu werden und dunkle Materie und dunkle Energie zu untersuchen.

So in terms of the big questions:

Was also die großen Fragen angeht:

what is dark matter? What is dark energy?

"Was ist dunkle Materie?" "Was ist dunkle Energie?"

The big questions facing physics.

Die großen Fragen in der Physik.

And I'm sure you have lots of questions,

Und ich bin sicher, dass sie viele Fragen haben.

which I very much look forward to addressing

Ich freue mich darauf, sie über die nächsten 72 Stunden,

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

während der ich hier bin, zu beantworten. Vielen Dank.

(Applause)

(Applaus)