Patricia Burchat: Shedding light on dark matter

Patricia Burchat nous éclaire sur la matière noire

Traducteur: ROBIN Jean-Luc Relecteur: Yann Jouitteau

As a particle physicist, I study the elementary particles

En tant que Physicienne des particules, j'ai étudié les particules élémentaires

and how they interact on the most fundamental level.

et comment elles intéragissent à leur niveau le plus fondamental.

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

Pendant la plus grande partie de ma carrière de chercheur j'ai utilisé les accélérateurs de particules,

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

tel que l'accélérateur d'électrons de l'Université de Stanford, juste au dessus de la route,

to study things on the smallest scale.

pour étudier les choses à l'échelle la plus réduite.

But more recently, I've been turning my attention

Mais plus récemment, j'ai tourné mon regard

to the universe on the largest scale.

vers l'univers à l'échelle la plus large.

Because, as I'll explain to you,

Car, comme je vais vous l'expliquer,

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

les questions qui relèvent de la plus petite échelle et de la plus grande sont en fait très liées.

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

Je vais donc vous raconter notre vue de l'univers du 21ième siècle,

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

de quoi est-il composé et quelles sont les grandes questions des sciences physiques --

at least some of the big questions.

au moins une partie de ces grandes questions.

So, recently, we have realized

Donc récemment, nous nous sommes rendus compte

that the ordinary matter in the universe --

que la matière classique de l'univers --

and by ordinary matter, I mean you, me,

et par classique j'entends vous, OK: moi,

the planets, the stars, the galaxies --

les planètes, les étoiles, les galaxies --

the ordinary matter makes up only a few percent

la matière classique représente seulement un petit pourcentage

of the content of the universe.

du contenu de l'univers.

Almost a quarter, or approximately a quarter

Presque un quart ou approximativement un quart

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

de la matière de l'univers, demeure invisible.

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

Par invisible j'entends, qui n'absorbe aucune onde du spectre électromagnétique.

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

Elle n'émet aucune onde dans le spectre électromagnétique. Elle ne réfléchit rien.

It doesn't interact with the electromagnetic spectrum,

Elle n'interagit pas avec le spectre électromagnétique,

which is what we use to detect things.

qui constitue notre outil de détection.

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

Elle n'interagit, en aucune manière. Comment savons-nous alors qu'elle est là?

We know it's there by its gravitational effects.

Nous le savons de par ses manifestations gravitationnelles.

In fact, this dark matter dominates

En réalité, cette matière noire possède la suprématie

the gravitational effects in the universe on a large scale,

des effets gravitationnels dans l'univers à une large échelle,

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

et je vais en montrer la preuve.

What about the rest of the pie?

Qu'en est-il du reste du camembert?

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

Le reste du camembert est une substance très mystérieuse qu'on appelle l'énergie noire.

More about that later, OK.

On va voir ça un peu plus tard, d'accord.

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

Ok pour maintenant, revenons à la preuve de l'existence de la matière noire.

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

Dans ces galaxies, particulièrement dans une galaxie en spirale comme celle là,

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

la majorité de la masse des étoiles est concentrée au centre de la galaxie.

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

Cette masse gigantesque formée par toutes ces étoiles tient les étoiles en orbite circulaire autour de la galaxie.

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

Nous avons donc ces étoiles qui tournent en cercle comme ça.

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

Comme vous pouvez l'imaginer, même si vous ne connaissez pas la physique -- c'est intuitif --

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

les étoiles les plus proches de la masse, au centre, vont tourner à une vitesse plus grande

than those that are further out here, OK.

que celles qui en sont éloignées, d'accord.

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

Par conséquent ce à quoi on devrait s'attendre, si on mesure la vitesse orbitale des étoiles,

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

c'est qu'elle devrait être plus faible en périphérie qu'au coeur.

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

En d'autres termes, si on mesure la vitesse en fonction de la distance --

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

c'est le seul moment où je vais montrer un graphique, d'accord --

we would expect that it goes down as the distance increases

nous devrions la voir chuter avec la distance qui augmente

from the center of the galaxy.

en partant du centre vers l'extérieur de la galaxie.

When those measurements are made,

Mais quand ces mesures ont été réalisées,

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

ce qu'on a trouvé à la place, c'est que la vitesse restait fondamentalement constante,

as a function of distance.

quelque soit la distance.

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

Si elle est constante, ça signifie que les étoiles à l'extérieur, ici,

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

ressentent les effets de la gravitation d'une matière que nous ne voyons pas.

In fact, this galaxy and every other galaxy

En fait, cette galaxie ainsi que toutes les autres

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

semblent être contenues dans un nuage de matière noire invisible.

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

Et ce nuage de matière est beaucoup plus sphérique que les galaxies elles-mêmes,

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

et il s'étend sur une échelle plus large que la galaxie.

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

Ainsi on voie la galaxie et on se focalise là-dessus, mais c'est en fait un nuage de matière noire

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

qui commande la structure et la dynamique de cette galaxie.

Galaxies themselves are not strewn randomly in space;

Les galaxies elles-mêmes ne sont pas semées au hasard dans l'espace;

they tend to cluster.

elles ont tendance à se rassembler en groupe, en amas.

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

Et voici un exemple d'un très fameux amas: l'amas de Coma.

And there are thousands of galaxies in this cluster.

Et il y a des milliers de galaxies dans cet amas.

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

Ce sont les choses blanches, floues, elliptiques ici.

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

Donc ces amas de galaxies -- si on prend une photo maintenant,

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

et une dans dix ans -- elles seront identiques.

But these galaxies are actually moving at extremely high speeds.

Mais ces galaxies en réalité se déplacent à une vitesse extrêmement rapide.

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

Elles tournent dans ce potentiel gravitationnel autour de cet amas, d'accord.

So all of these galaxies are moving.

Donc toutes ces galaxies se déplacent.

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

Nous pouvons mesurer la vitesse orbitale de ces galaxies,

and figure out how much mass is in this cluster.

pour estimer la masse de cet amas.

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

Et là encore, ce que nous avons trouvé, c'est une masse bien supérieure

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

à celle attendue en comptabilisant les galaxies que nous voyons.

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

Ou bien si nous regardons dans d'autres parties du spectre électromagnétique,

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

nous observons qu'il y a aussi beaucoup de gaz dans cet amas.

But that cannot account for the mass either.

Mais ça ne peut pas être pris en compte dans la masse.

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

En réalité, les amas possèdent dix fois plus de masse

in the form of this invisible or dark matter

sous forme de cette matière invisible ou matière noire

as there is in the ordinary matter, OK.

que celle obtenue en comptabilisant la matière classique, OK.

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

Ça serait bien si nous pouvions voir cette matière un peu plus directement.

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

Je place juste cette grosse bulle bleue là-dessus,

to try to remind you that it's there.

afin de vous rappeler qu'elle est là.

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

Peut-on la voir de manière plus visuelle? Oui.

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

Alors donc laisse moi vous y guider.

So here's an observer:

Donc voici un observateur:

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

Ça pourrait être un œil; ça pourrait être un télescope.

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

Et supposons qu'il y ait une galaxie par là bas dans l'univers.

How do we see that galaxy?

Comment percevons-nous cette galaxie?

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

Un rayon de lumière quitte la galaxie et voyage à travers l'univers

for perhaps billions of years

pendant peut-être des milliards d'années

before it enters the telescope or your eye.

avant qu'il n'entre dans le télescope ou dans votre œil.

Now, how do we deduce where the galaxy is?

Maintenant, comment peut-on en déduire où se trouve cette galaxie?

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

Eh bien, nous pouvons le déduire grâce à la route empruntée par le rayon

as it enters our eye, right?

alors qu'il entre dans notre œil, n'est-ce pas?

We say, the ray of light came this way;

Disons, le rayon de lumière emprunte cette voie;

the galaxy must be there, OK.

la galaxie doit être ici, OK.

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

Maintenant, supposons que je place au milieu un amas de galaxies --

and don't forget the dark matter, OK.

et n'oubliez pas la matière noire, d'accord.

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

Maintenant, si on considère un rayon de lumière différent, un qui part comme ça,

we now need to take into account

nous devons désormais prendre en considération

what Einstein predicted when he developed general relativity.

ce qu'Einstein avait prédit quand il a développé la relativité générale.

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

A savoir que le champ gravitationnel, dû à la masse,

will deflect not only the trajectory of particles,

va dévier non seulement la trajectoire des particules,

but will deflect light itself.

mais va dévier aussi la lumière elle-même.

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

Par conséquent le rayon de lumière ne continuera pas en ligne droite,

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

mais sera plutôt courbé avant de rejoindre votre oeil.

Where will this observer see the galaxy?

A quel endroit l'observateur va-t-il voir la galaxie ?

You can respond. Up, right?

Vous pouvez répondre? En haut, c'est ça!

We extrapolate backwards and say the galaxy is up here.

On extrapole, et on voit la galaxie en haut ici.

Is there any other ray of light

Y a t-il encore un autre rayon de lumière

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

qui pourrait, à partir de cette galaxie, arriver dans l'œil de l'observateur?

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

Oui, super. Je vous vois faire des gestes vers le bas comme ça.

So a ray of light could go down, be bent

Un rayon de lumière va donc pouvoir aller vers le bas, se courber,

up into the observer's eye,

repartir pour rejoindre l'oeil de l'observateur,

and the observer sees a ray of light here.

et l'observateur voit un rayon de lumière ici.

Now, take into account the fact that we live in

Maintenant, prennons en compte le fait que nous vivons dans

a three-dimensional universe, OK,

un univers en 3 dimensions, OK,

a three-dimensional space.

un espace tri-dimensionnel.

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

Y a t-il encore d'autres rayons de lumière qui pourraient atteindre l'œil?

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

Oui! Les rayons reposeraient -- j'aimerais le voir -- ouais, sur un cône.

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

Ainsi il y a tout un ensemble de rayons de lumière qui forment un cône

that will all be bent by that cluster

qui vont tous être courbés par l'amas (de galaxies)

and make it into the observer's eye.

et qui vont atteindre l'œil de l'observateur.

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

Si un cône de lumière arrive dans mon œil, qu'est ce que je vois?

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

Un cercle, un anneau. Il est appelé l'anneau d'Einstein -- Einstein l'avait prédit, OK.

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

Maintenant, ca sera un anneau parfait si la source, le déflecteur,

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

et le globe oculaire, dans notre cas, sont tous parfaitement alignés.

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

S'ils sont légèrement de biais, nous verrons une image différente.

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

Maintenant, vous pouvez faire une expérience ce soir après la réception,

to figure out what that image will look like.

pour découvrir à quoi ressemble cette image.

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

car il s'avère qu'il existe une sorte de lentille que nous pouvons concevoir,

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

qui présente la forme idéale pour produire ce genre d'effet.

We call this gravitational lensing.

On appelle ça une lentille gravitationnelle (ou mirage gravitationnel).

And so, this is your instrument, OK.

Et alors voici votre outil, OK.

(Laughter).

(Rires).

But ignore the top part.

Mais bon ignorons la partie supérieure.

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

C'est sur la base que je veux que vous vous concentriez, d'accord.

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

En fait, chaque fois qu'on casse un verre à vin à la maison,

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

Je récupère la base, l'amène à l'atelier.

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

On le lime, et j'obtiens une lentille gravitationnelle, OK.

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

Donc, elle a la forme idéale pour produire l'effet lentille.

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

Et donc la prochaine étape nécessaire pour votre expérience,

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

c'est de récupérer une serviette de table. J'ai récupéré un morceau de papier graphique; Je suis physicienne. (Rires)

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

Bon, une serviette de table. Tracez au centre une petite galaxie.

And now put the lens over the galaxy,

Et maintenant placez la lentille sur la galaxie,

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

et qu'est ce qu'on trouve, on observe un anneau, l'anneau d'Einstein.

Now, move the base off to the side,

Maintenant, déplaçons la base sur le côté,

and the ring will split up into arcs, OK.

et l'anneau se sépare en arcs, d'accord.

And you can put it on top of any image.

Et vous pouvez la placer au dessus de n'importe quelle image.

On the graph paper, you can see

Sur le papier graphique, vous pouvez observer

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

comment toutes les lignes ont été déformées.

And again, this is a kind of an accurate model

Et là encore, c'est l'exacte modélisation

of what happens with the gravitational lensing.

de ce qui se passe avec la lentille gravitationnelle.

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

D'accord mais la question c'est: est-ce qu'on voit ça dans notre ciel?

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

Voyons nous des arcs dans le ciel quand on regarde, disons, vers un amas de galaxies?

And the answer is yes.

Et la réponse est: oui.

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

Voici une image qui nous provient du téléscope spatial Hubble.

Many of the images you are seeing

La plupart des images que vous avez vu

are earlier from the Hubble Space Telescope.

précédemment viennent du télescope spatial Hubble.

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

Avant tout, les galaxies dorées --

those are the galaxies in the cluster.

celles-ci sont dans l'amas de galaxies.

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

ce sont celles qui sont à l'intérieur de cette mer de matière noire

that are causing the bending of the light

qui causent la courbure de la lumière

to cause these optical illusions, or mirages, practically,

et qui produisent dans la pratique, ces effets d'optique, ou mirages,

of the background galaxies.

des galaxies en arrière-plan.

So the streaks that you see, all these streaks,

Donc les raies que vous voyez, toutes ces raies,

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

ne sont en fait que les images déformées des galaxies qui sont bien au-delà.

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

Ce qu'on peut donc faire, en s'appuyant sur l'ampleur des déformations

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

qu'on voie sur ces images, c'est de calculer quelle est la masse

there must be in this cluster.

qu'il doit y avoir dans cet amas.

And it's an enormous amount of mass.

Et c'est une masse faramineuse.

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

Et puis, vous pouvez dire à vue d'œil, en regardant,

that these arcs are not centered on individual galaxies.

que ces arcs ne sont pas centrés sur les galaxies;

They are centered on some more spread out structure,

ils sont centrés sur des structures plus étirées.

and that is the dark matter

Et c'est ça la matière noire

in which the cluster is embedded, OK.

dans laquelle l'amas de galaxies est embarquée, OK.

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

C'est ce qu'il y a de plus approchant d'une observation

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

de la matière noire à l'œil nu, ou au moins de ces effets.

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

Bon, faisons un petit récapitulatif pour voir si vous suivez.

So the evidence that we have

Donc les preuves que nous avons

that a quarter of the universe is dark matter --

qu'un quart de l'univers est de la matière noire --

this gravitationally attracting stuff --

cette substance d'attraction gravitationnelle --

is that galaxies, the speed with which stars orbiting galaxies

c'est que dans les galaxies, la vitesse avec laquelle les étoiles orbitent autour des galaxies

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

est bien trop importante; elles sont forcément entourées de matière noire.

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

La vitesse avec laquelle les galaxies elle-mêmes orbitent autour de leurs amas est bien trop importante;

it must be embedded in dark matter.

elles sont forcément entourées de matière noire.

And we see these gravitational lensing effects, these distortions

Et nous observons ces effets de lentille (ou mirage) gravitationnelle. Ces déformations,

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

qui affirment encore, que les amas sont embarqués dans la matière noire.

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

Bien. Donc maintenant, passons à l'énergie noire.

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

Donc, pour appréhender la preuve de l'existence de l'énergie noire, nous devons aborder quelque chose

that Stephen Hawking referred to in the previous session.

dont Stephen Hawking a fait référence dans la session précédente.

And that is the fact that space itself is expanding.

C'est le fait que l'Espace est en expansion.

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

Ainsi si on imagine un morceau de notre univers infini, OK,

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

voici donc quatre galaxies en spirale, OK.

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

Et imaginez qu'on place des appareils d'enregistrement,

so every line on here corresponds to a tape measure,

chaque ligne ici correspond donc à un appareil d'enregistrement --

horizontal or vertical, for measuring where things are.

horizontalement et verticalement - dans le but de mesurer où sont les choses.

If you could do this, what you would find

Si on pourrait faire ça, ce que nous trouverions

that with each passing day, each passing year,

c'est que chaque jour passé, chaque année passée,

each passing billions of years, OK,

chaque milliard d'années passées, eh bien,

the distance between galaxies is getting greater.

la distance entre les galaxies augmente.

And it's not because galaxies are moving

Et non pas, parce que les galaxies s'éloignent

away from each other through space.

les unes des autres dans l'espace;

They're not necessarily moving through space.

elles ne se déplacent pas forcément dans l'espace.

They're moving away from each other

Mais elles s'éloignent les unes des autres

because space itself is getting bigger, OK.

parce que l'espace lui-même s'accroît, OK.

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

Voilà ce que ça signifie, expansion de l'univers ou de l'espace.

So they're moving further apart.

Donc elles s'écartent vers le lointain.

Now, what Stephen Hawking mentioned, as well,

Maintenant, ce que Stephen Hawking a aussi mentionné,

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

c'est qu'à la suite du Big Bang, l'espace est parti en expansion à un rythme très rapide.

But because gravitationally attracting matter

Mais comme de la matière, exerçant des forces gravitationnelles

is embedded in this space,

se trouve être à l'intérieur de l'espace,

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

celui-ci a tendance à ralentir sa propre expansion, OK.

So the expansion slows down with time.

L'expansion ralentit donc avec le temps.

So, in the last century, OK, people debated

C'est pourquoi au cours du dernier siècle, les gens ont débattu

about whether this expansion of space would continue forever;

pour savoir si l'expansion de l'espace continuerait perpétuellement,

whether it would slow down, you know,

ou bien s'il ralentirait, vous voyez,

will be slowing down, but continue forever;

s'il va ralentir, mais continuer à l'infini.

slow down and stop, asymptotically stop;

Ralentir et freiner asymptotiquement, et s'arrêter

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

ou bien ralentir, s'arrêter, puis revenir en arrière pour se contracter à nouveau.

So a little over a decade ago,

Aussi, il y a un peu moins d'une décennie,

two groups of physicists and astronomers

deux groupes de physiciens et d'astronomes

set out to measure the rate at which

se sont mis à mesurer la vitesse à laquelle

the expansion of space was slowing down, OK.

l'expansion de l'espace ralentissait, OK.

By how much less is it expanding today,

De combien de fois moins se dilate-t-il aujourd'hui,

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

en comparaison, disons, d'il y a deux milliards d'années.

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

La surprenante réponse à cette question, à partir de ces expériences,

was that space is expanding at a faster rate today

c'est que l'espace se dilate aujourd'hui, à un rythme plus important,

than it was a few billion years ago, OK.

qu'il y a quelques milliards d'années, OK.

So the expansion of space is actually speeding up.

L'expansion de l'espace, en réalité, s'accélère.

This was a completely surprising result.

Ceci fut une conclusion tout à fait inattendue.

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

Il n'y a aucun raisonnement théorique convaincant pour expliquer cette observation.

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

Personne n'aurait pu prédire ce qui a été trouvé.

It was the opposite of what was expected.

C'était le contraire de ce à quoi nous nous attendions.

So we need something to be able to explain that.

Nous avons donc besoin de quelque chose pour l'expliquer.

Now it turns out, in the mathematics,

Maintenant il s'avère qu'au niveau mathématique,

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

on pourrait considérer ça comme une énergie.

but it's a completely different type of energy

Mais un type d'énergie complètement différent

from anything we've ever seen before.

de ce que nous avons jamais vu.

We call it dark energy,

Nous l'appelons l'énergie noire,

and it has this effect of causing space to expand.

et c'est elle qui est à l'origine de l'expansion de l'espace.

But we don't have a good motivation

Mais nous n'avons encore aucune piste

for putting it in there at this point, OK.

sur ce que ce terme mathématique représente.

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

Nous sommes incapable d'expliquer pourquoi nous devons compter cette énergie.

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

Maintenant, au point où nous sommes, ce que je souhaite vraiment vous faire comprendre,

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

c'est premièrement, que la matière noire et l'énergie noire

are completely different things, OK.

sont des choses complètement différentes, OK.

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

Il y a vraiment deux mystères dans la composition de l'univers,

and they have very different effects.

et ils ont des effets très différents.

Dark matter, because it gravitationally attracts,

La matière noire, de par son pouvoir gravitationnel,

it tends to encourage the growth of structure, OK.

à tendance à encourager la croissance des structures, d'accord.

So clusters of galaxies will tend to form,

Des amas de galaxies vont donc se former,

because of all this gravitational attraction.

grâce à cette énorme force d'attraction gravitationnelle.

Dark energy, on the other hand,

L'énergie noire, quant à elle,

is putting more and more space between the galaxies,

met de plus en plus d'espace entre les galaxies.

makes it, the gravitational attraction between them decrease,

faisant décroître leur pouvoir d'attraction gravitationnel,

and so it impedes the growth of structure.

et par conséquent elle entrave la croissance des structures.

So by looking at things like clusters of galaxies,

Ainsi donc en observant des choses comme les amas de galaxies,

and how they -- their number density,

et comment ils -- leur densité numérique,

how many there are as a function of time --

combien sont-ils en fonction du temps --

we can learn about how dark matter and dark energy

nous pouvons apprendre comment la matière noire et l'énergie noire

compete against each other in structure forming.

interagissent l'une contre l'autre dans la formation des structures.

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

En terme de matière noire... vous vous en rappelez,

you know, really persuasive argument for dark energy.

j'ai dit que nous n'avions pas vraiment de candidats convaincants pour l'énergie noire.

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

Mais en avons nous pour la matière noire? Et la réponse est: oui.

We have well-motivated candidates for the dark matter.

Nous avons des candidats sérieux pour la matière noire.

Now, what do I mean by well motivated?

Maintenant, qu'est-ce que j'entends par sérieux?

I mean that we have mathematically consistent theories

J'entends que nous avons des théories mathématiquement cohérentes

that were actually introduced

que nous avons en fait introduites

to explain a completely different phenomenon, OK,

pour expliquer un phénomène totalement différent, OK,

things that I haven't even talked about,

des choses que je n'ai d'ailleurs pas abordées,

that each predict the existence

et qui toutes prédisent l'existence

of a very weakly interacting, new particle.

d'une nouvelle particule d'intéraction très faible (WIMPs).

So, this is exactly what you want in physics:

Et c'est exactement ce que vous voulez obtenir en sciences physiques:

where a prediction comes out of a mathematically consistent theory

quand une prédiction sort d'une théorie mathématique cohérente

that was actually developed for something else.

qui a été développée pour autre chose.

But we don't know if either of those

Cependant, nous ne savons pas si toutes ces prédictions

are actually the dark matter candidate, OK.

se réfèrent à la matière noire, OK.

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

Une matière noire, ou plusieurs, qui sait? Où ça pourrait être quelque chose de totalement différent.

Now, we look for these dark matter particles

Maintenant, examinons ces particules de matière noire

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

parce qu'après tout, elles sont présentes ici dans la pièce, OK,

and they didn't come in the door.

et elles n'entrent pas par la porte.

They just pass through anything.

Elles traversent tout.

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

Elles peuvent traverser l'immeuble, la terre;

they're so non-interacting.

elles sont tellement non-interactives.

So one way to look for them is to build detectors

Une manière de les observer serait donc de construire des détecteurs

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

extrêmement sensibles à une particule de matière noire qui traverserait et le percuterait.

So a crystal that will ring if that happens.

Par exemple, un cristal qui vibre si ça arrive.

So one of my colleagues up the road and his collaborators

Donc l'un de mes collègues et ses collaborateurs

have built such a detector.

ont construit un tel détecteur.

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

Et l'ont placé en profondeur, dans une mine de fer du Minnesota,

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

OK, très profond dans le sol. Et de fait, les deux derniers jours

announced the most sensitive results so far.

les résultats les plus sensibles à ce jour ont été annoncés.

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

Ils n'ont rien trouvé, OK , mais cela donne des limites à la masse

and the interaction strength of these dark matter particles are.

et à la force d'interaction de ces particules de matière noire.

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

Il va y avoir un satellite téléscope de lancé avant la fin de cette année.

and it will look towards the middle of the galaxy,

qui pointera vers le milieu de la galaxie,

to see if we can see dark matter particles annihilating

pour voir si nous pouvons observer ses particules de matière noire en train de s'annihiler

and producing gamma rays that could be detected with this.

et de produire des rayons gamma qui pourraient y être détectés.

The Large Hadron Collider, a particle physics accelerator,

Le Grand collisionneur de hadrons (LHC), l'accélérateur de particules physiques,

that we'll be turning on later this year.

qui va étre mis en marche avant la fin de cette année.

It is possible that dark matter particles might be produced

Il se peut que des particules de matière noire soit produites

at the Large Hadron Collider.

au Grand collisionneur de hadrons (LHC).

Now, because they are so non-interactive,

Maintenant, étant non-interactives,

they will actually escape the detector,

elles vont en fait s'échapper du détecteur,

so their signature will be missing energy, OK.

leur signature sera donc de "l'énergie manquante", OK.

Now, unfortunately, there is a lot of new physics

Maintenant malheureusement, il y a beaucoup de nouvelles particules

whose signature could be missing energy,

dont les signatures pourraient elles-aussi être une "énergie manquante",

so it will be hard to tell the difference.

ça va donc être difficile de faire la différence.

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

Enfin, pour les projets futurs, des télescopes sont conçus

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

spécialement pour adresser les questions de la matière et de l'énergie noire:

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

des télescopes basés au sol, et aussi trois télescopes spatiaux

that are in competition right now

qui sont en ce moment en compétition

to be launched to investigate dark matter and dark energy.

pour être lancés dans le cadre de l'étude de la matière noire et de l'énergie noire.

So in terms of the big questions:

Donc pour les grandes questions:

what is dark matter? What is dark energy?

Qu'est ce que la matière noire? qu'est ce que l'énergie noire?

The big questions facing physics.

Ce sont les grands défis des sciences physiques.

And I'm sure you have lots of questions,

Et je suis sûre que vous avez plein de questions.

which I very much look forward to addressing

Auxquelles je me ferais un plaisir de répondre

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

au cours des prochaines 72 heures où je serais là. Merci.

(Applause)

(Applaudissement)