Patricia Burchat: Shedding light on dark matter

Μετάφραση: Dionysis Lorentzos Επιμέλεια: Leonidas Argyros

As a particle physicist, I study the elementary particles

Ως μοριακός φυσικός, μελετώ τα στοιχειώδη σωματίδια

and how they interact on the most fundamental level.

και πως αλληλεπιδρούν στο πιο θεμελιώδες επίπεδο.

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

Για το μεγαλύτερο μέρος της ερευνητικής μου καριέρας έχω χρησιμοποιήσει επιταχυντές,

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

όπως ο επιταχυντής ηλεκτρονίων στο πανεπιστήμιο του Στάνφορντ, εδώ κοντά,

to study things on the smallest scale.

για να μελετήσω πράγματα στη μικρότερη κλίμακα.

But more recently, I've been turning my attention

Αλλά τώρα τελευταία, γύρισα την προσοχή μου

to the universe on the largest scale.

στο σύμπαν και τη μεγαλύτερη κλίμακα.

Because, as I'll explain to you,

Γιατί, όπως θα σας εξηγήσω,

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

τα ερωτήματα στις μικρότερες και τις μεγαλύτερες κλίμακες πραγματικά είναι πολύ συνδεδεμένα.

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

Έτσι, θα σας πω για την 21ου αιώνα άποψη μας για το σύμπαν,

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

από τι είναι φτιαγμένο και ποια είναι τα μεγαλύτερα ερωτήματα στις φυσικές επιστήμες,

at least some of the big questions.

τουλάχιστον μερικά από τα μεγάλα ερωτήματα.

So, recently, we have realized

Έτσι πρόσφατα, συνειδητοποιήσαμε

that the ordinary matter in the universe --

ότι η συνηθισμένη ύλη στο σύμπαν --

and by ordinary matter, I mean you, me,

και λέγοντας συνηθισμένη εννοώ εσάς, εμένα,

the planets, the stars, the galaxies --

τους πλανήτες, τα αστέρια, τους γαλαξίες --

the ordinary matter makes up only a few percent

η συνηθισμένη ύλη αποτελεί μόνο ένα μικρό ποσοστό

of the content of the universe.

των περιεχομένων του σύμπαντος.

Almost a quarter, or approximately a quarter

Σχεδόν ένα τέταρτο, ή περίπου ένα τέταρτο

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

της ύλης στο σύμπαν, είναι πράγματα που είναι αόρατα.

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

Λέγοντας αόρατo εννοώ ότι δεν απορροφά το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα.

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

Δεν εκπέμπει στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Δεν αντανακλάται.

It doesn't interact with the electromagnetic spectrum,

Δεν αλληλεπιδρά με το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα,

which is what we use to detect things.

το οποίο είναι αυτό που χρησιμοποιούμε για να ανιχνεύουμε πράγματα.

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

Δεν αλληλεπιδρά καθόλου. Πως λοιπόν ξέρουμε ότι βρίσκεται εκεί;

We know it's there by its gravitational effects.

Ξέρουμε ότι βρίσκεται εκεί από τη βαρυτική του επίδραση.

In fact, this dark matter dominates

Στην πραγματικότητα, η σκοτεινή ύλη κυριαρχεί

the gravitational effects in the universe on a large scale,

στη βαρυτική επίδραση του σύμπαντος σε μεγάλη κλίμακα,

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

και θα σας πω για τα αποδεικτικά στοιχεία αυτού.

What about the rest of the pie?

Τι γίνεται με το υπόλοιπο της πίτας;

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

Το υπόλοιπο της πίτας είναι μια πολύ περίεργη υπόσταση καλούμενη σκοτεινή ενέργεια.

More about that later, OK.

Περισσότερα γι' αυτή αργότερα.

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

Έτσι για τώρα, ας γυρίσουμε στα στοιχεία της σκοτεινής ύλης.

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

Σε αυτούς τους γαλαξίες, ειδικά σε ένα σπειροειδή γαλαξία σαν αυτόν,

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

η περισσότερη μάζα των αστεριών είναι συγκεντρωμένη στο κέντρο του γαλαξία.

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

Η τεράστια μάζα όλων αυτών των αστεριών κρατά τα αστέρια σε κυκλικές τροχιές στο γαλαξία.

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

Έτσι έχουμε αυτά τα αστέρια να κινούνται σε κύκλους.

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

Όπως μπορείτε να φανταστείτε, ακόμα και αν γνωρίζετε φυσική -- αυτό πρέπει να είναι διαισθητικό,

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

ότι τα αστέρια που βρίσκονται πιο κοντά στη μάζα στο κέντρο, θα περιστρέφονται με μεγαλύτερη ταχύτητα

than those that are further out here, OK.

από εκείνα που είναι πιο μακριά εδώ.

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

Λοιπόν, αυτό που θα περιμένατε είναι ότι εάν μετρηθεί η τροχιακή ταχύτητα των αστεριών,

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

ότι θα πρέπει να είναι βραδύτερα στις άκρες παρά στο εσωτερικό.

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

Με άλλα λόγια, εάν μετρήσουμε την ταχύτητα ως συνάρτηση της απόστασης -

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

αυτή είναι η μοναδική φορά που θα σας δείξω ένα γράφημα,

we would expect that it goes down as the distance increases

θα περιμέναμε ότι μειώνεται όταν η απόσταση αυξάνεται

from the center of the galaxy.

από το κέντρο του γαλαξία.

When those measurements are made,

Όταν αυτές οι μετρήσεις γίνουν,

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

αντί για αυτό, βρίσκουμε ότι η ταχύτητα είναι βασικά σταθερή,

as a function of distance.

ως συνάρτηση της απόστασης.

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

Εάν είναι σταθερή, αυτό σημαίνει ότι τα αστέρια εδώ έξω

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

αισθάνονται τις βαρυτικές επιδράσεις της ύλης που δεν βλέπουμε.

In fact, this galaxy and every other galaxy

Στην πραγματικότητα, αυτός ο γαλαξίας και κάθε άλλος γαλαξίας

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

φαίνεται να εντάσσεται σε ένα σύννεφο της αόρατης σκοτεινής ύλης.

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

Και αυτό το σύννεφο της ύλης είναι πολύ πιο σφαιρικό από τον ίδιο τον γαλαξία,

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

και εκτείνεται σε μία πολύ ευρύτερη ακτίνα από το γαλαξία.

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

Έτσι βλέπουμε τον γαλαξία και προσηλωνόμαστε σε αυτό, αλλά πραγματικά είναι ένα σύννεφο σκοτεινής ύλης

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

που κυριαρχεί στη δομή και στη δυναμική αυτού του γαλαξία.

Galaxies themselves are not strewn randomly in space;

Οι ίδιοι οι γαλαξίες δεν είναι σκορπισμένα τυχαία στο χώρο.

they tend to cluster.

Τείνουν να ομαδοποιούνται.

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

Και αυτό είναι ένα παράδειγμα ενός πολύ διάσημου συμπλέγματος: το σύμπλεγμα Coma.

And there are thousands of galaxies in this cluster.

Και υπάρχουν χιλιάδες γαλαξίες σε αυτό το σύμπλεγμα.

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

Είναι τα λευκά, ασαφή, ελλειπτικά πράγματα εδώ.

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

Έτσι, αυτά τα σμήνη των γαλαξιών - είτε πάρουμε μία φωτογραφία τώρα,

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

είτε σε μια δεκαετία - θα φαίνονται παρόμοια.

But these galaxies are actually moving at extremely high speeds.

Αλλά αυτοί οι γαλαξίες στην πραγματικότητα κινούνται σε εξαιρετικά υψηλές ταχύτητες.

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

Κινούνται μέσα σε αυτό το βαρυτικό δυναμικό αυτού του συμπλέγματος.

So all of these galaxies are moving.

Έτσι όλοι αυτοί οι γαλαξίες βρίσκονται σε κίνηση.

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

Μπορούμε να μετρήσουμε τις ταχύτητες αυτών των γαλαξιών, τις τροχιακές ταχύτητές τους,

and figure out how much mass is in this cluster.

και να υπολογίσουμε πόση μάζα υπάρχει σε αυτό το σύμπλεγμα.

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

Και πάλι, αυτό που διαπιστώνουμε είναι ότι υπάρχει πολύ περισσότερη μάζα εκεί

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

απ' ό,τι μπορεί να εξηγηθεί με τους ορατούς γαλαξίες.

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

Ή αν δούμε και σε άλλες περιοχές του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος,

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

βλέπουμε ότι υπάρχει πολύ αέριο στην ομάδα αυτή, επίσης.

But that cannot account for the mass either.

Αλλά αυτό δεν μπορεί να εξηγήσει τη μάζα.

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

Στην πραγματικότητα, φαίνεται να υπάρχει περίπου δεκαπλάσια μάζα εδώ

in the form of this invisible or dark matter

με τη μορφή αυτής της αόρατης ή σκοτεινής ύλης

as there is in the ordinary matter, OK.

απ'ό,τι υπάρχει με τη μορφή συνηθισμένης ύλης.

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

Θα ήταν ωραίο αν μπορούσαμε να δούμε αυτή τη σκοτεινή ύλη λίγο πιο άμεσα.

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

Βάζω αυτή τη μεγάλη, μπλε σταγόνα εκεί,

to try to remind you that it's there.

για να προσπαθήσω να σας υπενθυμίσω ότι είναι εκεί.

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

Μπορούμε να το δούμε πιο οπτικά; Ναι, μπορούμε.

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

Και έτσι επιτρέψτε μου να σας οδηγήσω μέσα από το πώς μπορούμε να το κάνουμε αυτό.

So here's an observer:

Eπομένως εδώ είναι ένας παρατηρητής:

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

θα μπορούσε να είναι ένα μάτι, θα μπορούσε να είναι ένα τηλεσκόπιο.

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

Και ας υποθέσουμε ότι υπάρχει ένας γαλαξίας έξω στο σύμπαν.

How do we see that galaxy?

Πώς μπορούμε να δούμε αυτόν το γαλαξία;

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

Μια αχτίδα φωτός αφήνει το γαλαξία και ταξιδεύει μέσα στο σύμπαν

for perhaps billions of years

ίσως για δισεκατομμύρια χρόνια

before it enters the telescope or your eye.

πριν μπει στο τηλεσκόπιο ή το μάτι σας.

Now, how do we deduce where the galaxy is?

Τώρα, πώς μπορούμε να συμπεράνουμε που βρίσκεται αυτός ο γαλαξίας;

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

Λοιπόν, το συμπεραίνουμε από την κατεύθυνση που η ακτίνα ταξιδεύει

as it enters our eye, right?

καθώς εισέρχεται στο μάτι μας, έτσι;

We say, the ray of light came this way;

Εμείς λέμε, η αχτίδα φωτός ήρθε από αυτή την κατεύθυνση

the galaxy must be there, OK.

άρα ο γαλαξίας πρέπει να είναι εκεί.

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

Τώρα, ας υποθέσουμε ότι έβαλα στη μέση ένα σμήνος γαλαξιών -

and don't forget the dark matter, OK.

και μην ξεχνάτε τη σκοτεινή ύλη, εντάξει.

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

Τώρα, αν θεωρήσουμε μια διαφορετική ακτίνα φωτός, να κατευθύνεται έτσι,

we now need to take into account

πρέπει τώρα να λάβουμε υπόψη

what Einstein predicted when he developed general relativity.

τι ο Αϊνστάιν προέβλεψε όταν ανέπτυξε τη γενική σχετικότητα.

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

Και αυτό ήταν ότι το βαρυτικό πεδίο, λόγω της μάζας,

will deflect not only the trajectory of particles,

θα εκτρέψει όχι μόνο την πορεία των σωματιδίων,

but will deflect light itself.

αλλά θα εκτρέψει το ίδιο το φως.

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

Έτσι αυτή η ακτίνα φωτός δεν θα συνεχιστεί σε μια ευθεία γραμμή,

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

αλλά θα λύγιζε και θα μπορούσε να καταλήξει στο μάτι μας.

Where will this observer see the galaxy?

Πού θα δει ο παρατηρητής το γαλαξία;

You can respond. Up, right?

Μπορείτε να απαντήσετε. Πάνω, σωστά;

We extrapolate backwards and say the galaxy is up here.

Προεκτείνουμε προς τα πίσω και λέμε ότι ο γαλαξίας είναι εδώ πάνω.

Is there any other ray of light

Υπάρχει οποιαδήποτε άλλη αχτίδα φωτός εκεί

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

που θα μπορούσε να καταλήξει στο μάτι του παρατηρητή από το γαλαξία;

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

Ναι, ωραία. Βλέπω ανθρώπους να πηγαίνουν κάτω όπως αυτή.

So a ray of light could go down, be bent

Έτσι, μια ακτίνα φωτός μπορεί να πάει κάτω, να λυγίσει

up into the observer's eye,

και να καταλήξει επάνω και στο μάτι του παρατηρητή,

and the observer sees a ray of light here.

και ο παρατηρητής να βλέπει μια αχτίδα φωτός εδώ.

Now, take into account the fact that we live in

Τώρα, λάβετε υπόψη το γεγονός ότι ζούμε

a three-dimensional universe, OK,

σε ένα τρισδιάστατο σύμπαν,

a three-dimensional space.

ένα τρισδιάστατο χώρο.

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

Υπάρχουν άλλες ακτίνες φωτός που θα μπορούσε να φτάσουν στο μάτι;

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

Ναι! Οι ακτίνες θα βρίσκονται σε ένα - θα ήθελα να δω... - ναι, σε έναν κώνο.

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

Έτσι, υπάρχει μια ολόκληρη ακτίνα φωτός - ακτίνες του φωτός σε ένα κώνο -

that will all be bent by that cluster

που θα καμφθούν από τον εν λόγω σύμπλεγμα

and make it into the observer's eye.

και θα φτάσουν στο μάτι του παρατηρητή.

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

Αν υπάρχει ένας φωτεινός κώνος που έρχεται στο μάτι μου, τι βλέπω;

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

Έναν κύκλο, ένα δαχτυλίδι. Αυτός λέγεται ο δακτύλιος του Αϊνστάιν - Ο Αϊνστάιν το προέβλεψε αυτό.

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

Τώρα, θα υπάρχει ένα τέλειο δαχτυλίδι μόνο αν η πηγή, ο εκτροπέας,

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

και ο βολβός του ματιού στην περίπτωση αυτή, είναι όλα σε μια τέλεια ευθεία γραμμή.

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

Αν είναι ελαφρώς στρεβλωμένα, θα δούμε μια διαφορετική εικόνα.

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

Τώρα, μπορείτε να κάνετε ένα πείραμα απόψε κατά τη διάρκεια της δεξίωσης,

to figure out what that image will look like.

για να καταλάβετε με τι θα μοιάζει αυτή η εικόνα.

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

Επειδή αποδεικνύεται ότι υπάρχει ένα είδος φακού που μπορούμε να επινοήσουμε,

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

που έχει το σωστό σχήμα για να παράγει αυτό το αποτέλεσμα.

We call this gravitational lensing.

Το ονομάζουμε βαρυτικό φακό.

And so, this is your instrument, OK.

Και έτσι, αυτό είναι το εργαλείο σας.

(Laughter).

(Γέλια)

But ignore the top part.

Όμως, αγνοήστε το άνω μέρος.

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

Θέλω να επικεντρωθείτε στη βάση.

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

Έτσι, στην πραγματικότητα, στο σπίτι, κάθε φορά που σπάμε ένα κρασοπότηρο,

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

κρατάω το κάτω μέρος, και το παίρνω στο μηχανουργείο.

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

Θα το ξυρίσω και θα έχω ένα μικρό βαρυτικό φακό.

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

Έτσι έχει το σωστό σχήμα για την παραγωγή του αποτελέσματος.

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

Και έτσι το επόμενο πράγμα που πρέπει να κάνετε στο πείραμά σας,

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

είναι να πιάσετε μια χαρτοπετσέτα. Άρπαξα ένα κομμάτι από χαρτί γραφήματος. Είμαι φυσικός. (Γέλια)

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

Μια χαρτοπετσέτα λοιπόν. Σχεδιάστε ένα μικρό γαλαξία στη μέση.

And now put the lens over the galaxy,

Και τώρα βάλτε το φακό πάνω από το γαλαξία,

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

και αυτό που θα βρείτε είναι ότι θα δείτε ένα δαχτυλίδι, το δακτύλιο του Αϊνστάιν.

Now, move the base off to the side,

Τώρα, μετακινήστε τη βάση προς μία πλευρά της,

and the ring will split up into arcs, OK.

και ο δακτύλιος θα χωριστεί σε τόξα.

And you can put it on top of any image.

Και μπορείτε να το βάλετε πάνω σε κάθε εικόνα.

On the graph paper, you can see

Στο χαρτί γραφήματος μπορείτε να δείτε

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

πως όλες οι γραμμές έχουν αλλοιωθεί.

And again, this is a kind of an accurate model

Και πάλι, αυτό είναι ένα, ένα είδος ακριβούς μοντέλου

of what happens with the gravitational lensing.

για το τι συμβαίνει με το βαρυτικό φακό.

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

Οκ, έτσι το ερώτημα είναι: το βλέπουμε αυτό στον ουρανό;

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

Βλέπουμε τόξα στον ουρανό όταν εξετάζουμε, ας πούμε, ένα σμήνος γαλαξιών;

And the answer is yes.

Και η απάντηση είναι: ναι.

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

Και έτσι, εδώ είναι μια εικόνα από το διαστημικό τηλεσκόπιο Χαμπλ.

Many of the images you are seeing

Πολλές από τις εικόνες που είδατε

are earlier from the Hubble Space Telescope.

νωρίτερα είναι από το διαστημικό τηλεσκόπιο Χαμπλ.

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

Λοιπόν, πρώτα απ' όλα, για τους χρυσού σχήματος γαλαξίες -

those are the galaxies in the cluster.

αυτοί είναι οι γαλαξίες στο συγκρότημα.

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

Είναι αυτοί που ενσωματώνονται στη θάλασσα της σκοτεινής ύλης

that are causing the bending of the light

που προκαλούν την κάμψη του φωτός

to cause these optical illusions, or mirages, practically,

και προκαλούν αυτές τις οπτικές ψευδαισθήσεις, ή αντικατοπτρισμούς, πρακτικά,

of the background galaxies.

των γαλαξιών στο φόντο.

So the streaks that you see, all these streaks,

Έτσι, οι ραβδώσεις που βλέπετε, όλες αυτές οι ραβδώσεις,

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

είναι στην πραγματικότητα παραμορφωμένες εικόνες των γαλαξιών που βρίσκονται πολύ πιο μακριά.

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

Έτσι αυτό που μπορούμε να κάνουμε, λοιπόν, είναι με βάση πόση στρέβλωση

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

βλέπουμε σε αυτές τις εικόνες, μπορούμε να υπολογίσουμε πόση μάζα

there must be in this cluster.

πρέπει να υπάρχει σε αυτό το σύμπλεγμα.

And it's an enormous amount of mass.

Και είναι ένα τεράστιο ποσό μάζας.

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

Και επίσης, μπορείτε να δείτε με το μάτι, βλέποντας το,

that these arcs are not centered on individual galaxies.

ότι αυτά τα τόξα δεν είναι επικεντρωμένα σε μεμονωμένους γαλαξίες.

They are centered on some more spread out structure,

Επικεντρώνονται σε μια πιο διαχυμένη δομή.

and that is the dark matter

Και αυτή είναι η σκοτεινή ύλη

in which the cluster is embedded, OK.

στην οποία είναι ενσωματωμένο το σύμπλεγμα.

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

Έτσι, αυτό είναι όσο πιο κοντά μπορείτε να φτάσετε στο να δείτε

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

τουλάχιστον τα αποτελέσματα της σκοτεινής ύλης με γυμνό μάτι.

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

Έτσι, μια γρήγορη επισκόπηση, για να δω ότι παρακολουθείτε.

So the evidence that we have

Τα αποδεικτικά στοιχεία που έχουμε

that a quarter of the universe is dark matter --

ότι το ένα τέταρτο του σύμπαντος είναι σκοτεινή ύλη -

this gravitationally attracting stuff --

αυτή τη βαρυτικά ελκτική ουσία -

is that galaxies, the speed with which stars orbiting galaxies

είναι ότι οι γαλαξίες, οι ταχύτητες με τις οποίες τα αστέρια είναι σε τροχιά γύρω από τους γαλαξίες

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

είναι πολύ μεγάλες. Πρέπει να είναι ενταγμένα σε σκοτεινή ύλη.

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

Η ταχύτητα με την οποία οι γαλαξίες εντός των ομάδων είναι σε τροχιά είναι πολύ μεγάλη.

it must be embedded in dark matter.

Πρέπει να είναι ενταγμένη σε σκοτεινή ύλη.

And we see these gravitational lensing effects, these distortions

Και βλέπουμε αυτές τις βαρυτικές επιδράσεις εστιασμού, αυτές τις στρεβλώσεις

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

που λένε ότι, και πάλι, οι συστάδες είναι ενσωματωμένες στη σκοτεινή ύλη.

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

Ας γυρίσουμε τώρα στη σκοτεινή ενέργεια.

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

Για να καταλάβουμε τα αποδεικτικά στοιχεία για τη σκοτεινή ενέργεια, πρέπει να συζητήσουμε κάτι

that Stephen Hawking referred to in the previous session.

που ο Στήβεν Χώκινγκ ανέφερε στην προηγούμενη συνεδρίαση.

And that is the fact that space itself is expanding.

Και αυτό είναι το γεγονός ότι ο ίδιος ο χώρος διαστέλλεται.

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

Έτσι, αν φανταστούμε ένα τμήμα του άπειρου σύμπαντός μας, εντάξει,

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

και γι' αυτό έχω βάλει κάτω τέσσερις σπειροειδείς γαλαξίες, εντάξει.

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

Και φανταστούμε ότι έχετε μια σειρά μέτρων ταινίας,

so every line on here corresponds to a tape measure,

έτσι ώστε κάθε γραμμή εδώ αντιστοιχεί σε ένα μέτρο ταινιών -

horizontal or vertical, for measuring where things are.

οριζόντια ή κάθετη - για να μετρήσουμε που είναι τα πράγματα.

If you could do this, what you would find

Αν μπορούσατε να το κάνετε αυτό, αυτό που θα βρίσκατε

that with each passing day, each passing year,

είναι ότι με κάθε μέρα που περνά, κάθε χρόνο που περνάει,

each passing billions of years, OK,

κάθε δισεκατομμύρια χρόνια που περνάνε,

the distance between galaxies is getting greater.

η απόσταση μεταξύ των γαλαξιών γίνεται όλο και μεγαλύτερη.

And it's not because galaxies are moving

Και δεν είναι επειδή οι γαλαξίες κινούνται

away from each other through space.

μακριά ο ένας από τον άλλο μέσα στο χώρο.

They're not necessarily moving through space.

Δεν κινούνται αναγκαστικά μέσα στο χώρο.

They're moving away from each other

Απομακρύνονται ο ένας από τον άλλο

because space itself is getting bigger, OK.

γιατί το ίδιο το διάστημα μεγαλώνει.

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

Αυτό ακριβώς σημαίνει η διαστολή του σύμπαντος ή του διαστήματος.

So they're moving further apart.

Έτσι, απομακρύνονται περισσότερο.

Now, what Stephen Hawking mentioned, as well,

Τώρα, ο Στήβεν Χώκινγκ αναφέρθηκε επίσης

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

στο ότι μετά τη Μεγάλη Έκρηξη το διάστημα επεκτάθηκε με πολύ γρήγορο ρυθμό.

But because gravitationally attracting matter

Αλλά επειδή η βαρυτικά προσελκυόμενη ύλη

is embedded in this space,

είναι ενσωματωμένη στο διάστημα,

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

τείνει να επιβραδύνει την επέκταση του χώρου.

So the expansion slows down with time.

Έτσι, η επέκταση επιβραδύνεται με το χρόνο.

So, in the last century, OK, people debated

Τον τελευταίο αιώνα, οι άνθρωποι αντιπαρατίθενται

about whether this expansion of space would continue forever;

για το κατά πόσον αυτή η επέκταση του χώρου θα συνεχιστεί για πάντα,

whether it would slow down, you know,

κατά πόσο θα επιβραδύνει, ξέρετε,

will be slowing down, but continue forever;

θα επιβραδύνεται, αλλά θα συνεχίσει για πάντα.

slow down and stop, asymptotically stop;

Θα επιβραδύνει και θα σταματήσει, ασυμπτωτικά θα σταματήσει,

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

ή θα επιβραδύνει, θα σταματήσει, και εν συνεχεία θα αντιστραφεί, ούτως ώστε να αρχίσει να συμπτύσσεται και πάλι.

So a little over a decade ago,

Έτσι πριν από περίπου δέκα χρόνια,

two groups of physicists and astronomers

δύο ομάδες φυσικών και αστρονόμων

set out to measure the rate at which

έθεσαν ως στόχο να μετρήσουν την ταχύτητα με την οποία

the expansion of space was slowing down, OK.

η επέκταση του χώρου επιβραδυνόταν.

By how much less is it expanding today,

Με το πόσο λιγότερο επεκτείνεται σήμερα,

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

σε σύγκριση, ας πούμε, ένα-δυο δισεκατομμύρια χρόνια πριν;

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

Η εντυπωσιακή απάντηση στο ερώτημα αυτό από τα πειράματα,

was that space is expanding at a faster rate today

ήταν ότι ο χώρος διαστέλλεται με γρηγορότερο ρυθμό σήμερα,

than it was a few billion years ago, OK.

απ' ό,τι πριν μερικά δισεκατομμύρια χρόνια.

So the expansion of space is actually speeding up.

Έτσι η επέκταση του χώρου στην πραγματικότητα επιταχύνεται.

This was a completely surprising result.

Αυτό ήταν ένα εντελώς εκπληκτικό αποτέλεσμα.

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

Δεν υπάρχει κανένα πειστικό θεωρητικό επιχείρημα γιατί αυτό πρέπει να συμβεί.

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

Κανείς δεν είχε προβλέψει ότι αυτό πρόκειται να βρεθεί.

It was the opposite of what was expected.

Ήταν το αντίθετο από αυτό που αναμενόταν.

So we need something to be able to explain that.

Επομένως, χρειαζόμαστε κάτι για να το εξηγήσουμε.

Now it turns out, in the mathematics,

Τώρα αποδεικνύεται, με τα μαθηματικά,

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

μπορείτε να το βάλετε ως όρο ότι είναι μια ενέργεια.

but it's a completely different type of energy

Αλλά είναι εντελώς διαφορετικός τύπος ενέργειας

from anything we've ever seen before.

από οτιδήποτε έχουμε δει ποτέ πριν.

We call it dark energy,

Το ονομάζουμε σκοτεινή ενέργεια,

and it has this effect of causing space to expand.

και έχει ως αποτέλεσμα το διάστημα να επεκτείνεται.

But we don't have a good motivation

Αλλά δεν έχουμε ένα καλό κίνητρο

for putting it in there at this point, OK.

για να το θέσουμε εκεί σε αυτό το σημείο.

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

Έτσι, είναι πραγματικά ανεξήγητο γιατί χρειαζόμαστε για να το εντάξουμε εκεί.

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

Τώρα, σε αυτό το σημείο, αυτό που θέλω πραγματικά να σας τονίσω,

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

είναι ότι πρώτα απ' όλα, η σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ενέργεια

are completely different things, OK.

είναι εντελώς διαφορετικά πράγματα.

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

Υπάρχουν πραγματικά δύο μυστήρια εκεί έξω ως προς αυτό που αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος του σύμπαντος,

and they have very different effects.

και έχουν πολύ διαφορετικά αποτελέσματα.

Dark matter, because it gravitationally attracts,

Η σκοτεινή ύλη, επειδή προσελκύει βαρυτικά,

it tends to encourage the growth of structure, OK.

τείνει να ενθαρρύνει την ανάπτυξη της δομής.

So clusters of galaxies will tend to form,

Έτσι, τα σμήνη των γαλαξιών, θα τείνουν να σχηματίζονται,

because of all this gravitational attraction.

εξαιτίας όλης αυτής της βαρυτικής έλξης.

Dark energy, on the other hand,

Η σκοτεινή ενέργεια, από την άλλη πλευρά,

is putting more and more space between the galaxies,

βάζει όλο και περισσότερη απόσταση μεταξύ των γαλαξιών.

makes it, the gravitational attraction between them decrease,

Κάνοντας τη - τη βαρυτική έλξη μεταξύ τους - να μειώνεται,

and so it impedes the growth of structure.

και έτσι παρεμποδίζει την ανάπτυξη της δομής.

So by looking at things like clusters of galaxies,

Έτσι, εξετάζοντας πράγματα όπως τα σμήνη των γαλαξιών,

and how they -- their number density,

και πώς - η πυκνότητα του αριθμού τους,

how many there are as a function of time --

πόσα υπάρχουν ως συνάρτηση του χρόνου -

we can learn about how dark matter and dark energy

μπορούμε να μάθουμε για το πώς η σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ενέργεια

compete against each other in structure forming.

ανταγωνίζονται μεταξύ τους στο σχηματισμό δομής.

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

Από την άποψη της σκοτεινής ύλης, είπα ότι δεν έχουμε κανένα,

you know, really persuasive argument for dark energy.

ξέρετε, πραγματικά πειστικό επιχείρημα για τη σκοτεινή ενέργεια.

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

Έχουμε κάτι για τη σκοτεινή ύλη; Και η απάντηση είναι: ναι.

We have well-motivated candidates for the dark matter.

Έχουμε καλά υποψήφια κίνητρα για τη σκοτεινή ύλη.

Now, what do I mean by well motivated?

Τώρα, τι εννοώ με καλά κίνητρα;

I mean that we have mathematically consistent theories

Θέλω να πω ότι έχουμε μαθηματικά συνεπείς θεωρίες

that were actually introduced

που εισήχθησαν

to explain a completely different phenomenon, OK,

για να εξηγήσουν ένα εντελώς διαφορετικό φαινόμενο,

things that I haven't even talked about,

για πράγματα που δεν έχω καν μιλήσει,

that each predict the existence

που καθεμία προβλέπει την ύπαρξη

of a very weakly interacting, new particle.

ενός πολύ ασθενώς αλληλεπιδρούντος νέου σωματιδίου.

So, this is exactly what you want in physics:

Έτσι, αυτό είναι ακριβώς αυτό που θέλετε στη φυσική:

where a prediction comes out of a mathematically consistent theory

όταν μια πρόβλεψη βγαίνει από μια συνεπή μαθηματική θεωρία

that was actually developed for something else.

που στη πραγματικότητα αναπτύχθηκε για κάτι άλλο.

But we don't know if either of those

Αλλά δεν γνωρίζουμε εάν κανένα από αυτά

are actually the dark matter candidate, OK.

είναι στην πραγματικότητα οι υποψήφιοι της σκοτεινής ύλης.

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

Μία ή και οι δύο, ποιος ξέρει; Ή θα μπορούσε να είναι κάτι τελείως διαφορετικό.

Now, we look for these dark matter particles

Τώρα, ψάχνουμε για αυτά τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης

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

διότι στο κάτω κάτω της γραφής, είναι εδώ στην αίθουσα,

and they didn't come in the door.

και δεν μπήκαν από την πόρτα.

They just pass through anything.

Απλώς περνούν μέσα από τα πάντα.

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

Μπορούν να περάσουν μέσα από το κτίριο, μέσα από τη γη.

they're so non-interacting.

Είναι τόσο μη-αλληλεπιδρώντα.

So one way to look for them is to build detectors

Έτσι, ένας τρόπος να ψάξουμε για αυτά είναι να φτιάξουμε ανιχνευτές

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

που είναι εξαιρετικά ευαίσθητοι σε ένα σωματίδιο σκοτεινής ύλης που έρχεται και προσκρούει.

So a crystal that will ring if that happens.

Ένα κρύσταλλο που θα χτυπήσει αν συμβεί κάτι τέτοιο.

So one of my colleagues up the road and his collaborators

Έτσι, ένας από τους συναδέλφους μου και οι συνεργάτες του

have built such a detector.

έχουν δημιουργήσει ένα τέτοιο ανιχνευτή.

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

Και τον έχουν βάλει βαθιά κάτω σε ένα ορυχείο σιδήρου στην Μινεσότα,

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

Εντάξει; - Βαθιά κάτω από το έδαφος - και στην πραγματικότητα, τις τελευταίες δύο μέρες

announced the most sensitive results so far.

ανακοίνωσαν τα πιο ευαίσθητα, μέχρι τώρα, αποτελέσματα.

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

Δεν έχουν δει τίποτα, αλλά θέτει όρια σε αυτό που είναι η μάζα

and the interaction strength of these dark matter particles are.

και η δύναμη αλληλεπίδρασης αυτών των σωματιδίων σκοτεινής ύλης.

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

Εντός του έτους θα εκτοξευτεί ένα τηλεσκόπιο δορυφόρος.

and it will look towards the middle of the galaxy,

Και θα στραφεί προς το κέντρο του γαλαξία,

to see if we can see dark matter particles annihilating

για να δούμε αν μπορούμε να δούμε τα σωματίδια σκοτεινής ύλης να εκμηδενίζονται

and producing gamma rays that could be detected with this.

και να παράγουν ακτίνες γάμα που θα μπορούσαν να ανιχνευθούν με αυτό.

The Large Hadron Collider, a particle physics accelerator,

Ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων, ένας επιταχυντής φυσικών σωματιδίων,

that we'll be turning on later this year.

θα ενεργοποιηθεί αργότερα εντός του τρέχοντος έτους.

It is possible that dark matter particles might be produced

Είναι πιθανό ότι τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης θα μπορούσαν να παραχθούν

at the Large Hadron Collider.

στο Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων.

Now, because they are so non-interactive,

Τώρα, επειδή είναι τόσο μη αλληλεπιδρώντα,

they will actually escape the detector,

θα ξεφύγουν από τον ανιχνευτή,

so their signature will be missing energy, OK.

έτσι η υπογραφή τους θα είναι ελλιπής ενέργεια, οκ.

Now, unfortunately, there is a lot of new physics

Τώρα δυστυχώς, υπάρχουν πολλά νέα αντικείμενα της φυσικής

whose signature could be missing energy,

που η υπογραφή τους θα μπορούσε να είναι ελλιπής ενέργεια,

so it will be hard to tell the difference.

οπότε θα είναι δύσκολο να πούμε τη διαφορά.

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

Και τέλος, για τις μελλοντικές προσπάθειες, υπάρχουν και τηλεσκόπια που σχεδιάζονται

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

ειδικά για να αντιμετωπίσουν τις ερωτήσεις της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας:

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

επίγεια τηλεσκόπια. Και υπάρχουν τρία διαστημικά τηλεσκόπια

that are in competition right now

που βρίσκονται σε ανταγωνισμό αυτή τη στιγμή

to be launched to investigate dark matter and dark energy.

που θα εκτοξευτούν για τη διερεύνηση της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας.

So in terms of the big questions:

Έτσι, όσον αφορά τα μεγάλα ερωτήματα:

what is dark matter? What is dark energy?

Τι είναι η σκοτεινή ύλη; Τι είναι η σκοτεινή ενέργεια;

The big questions facing physics.

Τα μεγάλα ερωτήματα που αντιμετωπίζει η φυσική.

And I'm sure you have lots of questions,

Και είμαι βέβαιη ότι έχετε πολλές ερωτήσεις.

which I very much look forward to addressing

Τις οποίες πολύ ευχαρίστως προσμένω

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

τις επόμενες 72 ώρες που θα είμαι εδώ. Σας ευχαριστώ.

(Applause)

(Χειροκροτήματα)