The search for dark matter -- and what we've found so far | Risa Wechsler

Fordító: Reka Lorinczy Lektor: Péter Pallós

Do you ever think about what would happen

Elgondolkoztak már azon,

if the world were a little bit different?

milyen lenne egy kissé másmilyen világ?

How your life would be different

Milyen lenne az életük,

if you were born 5,000 years from now

ha 5 000 évvel ezelőtt születtek volna,

instead of today?

napjaink helyett?

How history would be different

Miben térne el a történelem,

if the continents were at different latitudes

ha a kontinensek másik szélességen lennének?

or how life in the Solar system would have developed

Vagy hogy alakult volna az élet a Naprendszerben,

if the Sun were 10 percent larger.

ha a Nap 10%-kal nagyobb lenne?

Well, playing with these kinds of possibilities

Abból élek,

hogy ilyen lehetőségekkel játszadozom el

is what I get to do for a living

but with the entire universe.

a világegyetem szintjén.

I make model universes in a computer.

Világegyetemeket modellezek számítógépen.

Digital universes that have different starting points

Különböző korú, más-más minőségű

and are made of different amounts of different kinds of material.

és anyagi összetételű világegyetemeket.

And then I compare these universes to our own

Aztán összevetem őket a miénkkel,

to see what it is made of and how it evolved.

hogy lássam, a miénk miből van, és hogyan fejlődött.

This process of testing models with measurements of the sky

Tesztmodellek futtatásával feldolgozzuk az égen mért adatokat,

has taught us a huge amount about our universe so far.

ezáltal sok mindent megtudunk a világegyetemünkről.

One of the strangest things we have learned

A legfurcsább dolog, hogy rájöttünk,

is that most of the material in the universe

a világegyetem zöme egészen más anyagból áll,

is made of something entirely different than you and me.

mint önök vagy én.

But without it,

De nélküle

the universe as we know it wouldn't exist.

a világegyetem nem létezne.

Everything we can see with telescopes

A világegyetem távcsővel belátható része

makes up just about 15 percent of the total mass in the universe.

csak kb. 15%-át teszi ki az egésznek.

Everything else, 85 percent of it,

A többi 85%

doesn't emit or absorb light.

nem bocsát ki és nem nyel el fényt.

We can't see it with our eyes,

Szemmel láthatatlan,

we can't detect it with radio waves

rádió-, mikrohullámokkal

or microwaves or any other kind of light.

vagy fénnyel nem észlelhető.

But we know it is there

De létezéséről tudunk

because of its influence on what we can see.

a látható világra gyakorolt hatása miatt.

It's a little bit like,

Ez kissé olyan,

if you wanted to map the surface of our planet

mintha bolygónk felszínét

and everything on it

és minden rajta lévőt szeretnénk feltérképezni

using this picture of the Earth from space at night.

az éjszakai Földről készített űrfénykép alapján.

You get some clues from where the light is,

A fényes helyekről van némi fogalmunk,

but there's a lot that you can't see,

de sok mindent nem láthatunk,

everything from people to mountain ranges.

emberektől a hegyláncokig semmit.

And you have to infer what is there from these limited clues.

A sejtelmes lehetőségek alapján kell kikövetkeztetni, mi van ott.

We call this unseen stuff "dark matter."

Ezt a nem látható dolgot nevezzük sötét anyagnak.

Now, a lot of people have heard of dark matter,

Sokan hallottak róla,

but even if you have heard of it,

de ha esetleg hallottak róla,

it probably seems abstract,

akkor is elvontnak,

far away, probably even irrelevant.

távolinak és lényegtelennek tűnik.

Well, the interesting thing is,

Az az érdekessége,

dark matter is all around us

hogy a sötét anyag itt van körülöttünk,

and probably right here.

valószínű, éppen itt is.

In fact, dark matter particles

A sötét anyag részecskéi valószínűleg

are probably going through your body right now

áthatolnak a testünkön is,

as you sit in this room.

ahogy itt ülünk a helyiségben.

Because we are on Earth

Mi a Földön vagyunk,

and Earth is spinning around the Sun,

és a Föld kering a Nap körül,

and the Sun is hurtling through our galaxy

a Nap a galaxisban

at about half a million miles per hour.

kb. 800 000 km/óra sebességgel száguld.

But dark matter doesn't bump into us,

De a sötét anyag nem ütközik belénk,

it just goes right through us.

csak egyszerűen áthalad rajtunk.

So how do we figure out more about this?

Hogy tudjunk meg többet róla?

What is it,

Mi az,

s milyen összefüggésben áll létezésünkkel?

and what does it have to do with our existence?

Well, in order to figure out how we came to be,

Hogy felfedezzük létrejöttünket,

we first need to understand how our galaxy came to be.

először meg kell értsük a galaxisunk kialakulását.

This is a picture of our galaxy, the Milky Way, today.

Ez a mi galaxisunk, a Tejút mai képe.

What did it look like 10 billion years in the past

Hogy nézett ki 10 milliárd éve,

or what would it look like 10 billion years in the future?

és milyen lesz 10 milliárd év múlva?

What about the stories

Mi a helyzet

of the hundreds of millions of other galaxies

a több száz millió másik galaxis történetével,

that we've already mapped out with large surveys of the sky?

melyeket feltérképeztünk az ég részletes pásztázásával?

How would their histories be different

Hogy alakulna a történetük,

if the universe was made of something else

ha más anyag alkotná a világegyetemet,

or if there was more or less matter in it?

vagy több, esetleg kevesebb anyagból állna?

So the interesting thing about these model universes

A modell-világegyetemek lényege,

is that they allow us to test these possibilities.

hogy tesztelhetjük ezeket a lehetőségeket.

Let's go back to the first moment of the universe --

Térjünk vissza a világegyetem kezdetéhez,

just a fraction of a second after the big bang.

az ősrobbanás utáni első pillanathoz.

In this first moment,

Ekkor még

there was no matter at all.

nem létezett egyáltalán semmi anyag.

The universe was expanding very fast.

A világegyetem rohamosan tágult.

And quantum mechanics tells us

A kvantummechanika kimondja,

that matter is being created and destroyed

hogy anyag keletkezik és bomlik el

all the time, in every moment.

folyamatosan, minden percben.

At this time, the universe was expanding so fast

Ekkor az univerzum olyan hirtelen tágult,

that the matter that got created couldn't get destroyed.

hogy a keletkezett anyag nem tudott elbomlani.

And thus we think that all of the matter was created during this time.

Ezért gondoljuk, hogy az összes anyag ezen időszakban keletkezett.

Both the dark matter

A sötét anyag

and the regular matter that makes up you and me.

és a minket alkotó hagyományos anyag egyaránt.

Now, let's go a little bit further

Most lépjünk kicsit előre az időben,

to a time after the matter was created,

az anyag keletkezése utánra,

after protons and neutrons formed,

protonok és neutronok kialakulása utánra,

after hydrogen formed,

hidrogén kialakulása utánra,

about 400,000 years after the big bang.

úgy 400 000 évvel az ősrobbanás utánra.

The universe was hot and dense and really smooth

A világegyetem forró, sűrű és egyenletes volt,

but not perfectly smooth.

de nem teljesen egyenletes.

This image, taken with a space telescope called the Planck satellite,

Képzeljük el, ahogy a Planck-űrtávcső

shows us the temperature of the universe

minden irányban feltérképezi

in all directions.

a világegyetem hőmérsékletét.

And what we see

Rájövünk,

is that there were places that were a little bit hotter

hogy voltak másokhoz viszonyítva

and denser than others.

kissé forróbb és sűrűbb helyek.

The spots in this image

A korai világegyetemről készült képen a foltok

represent places where there was more or less mass in the early universe.

sűrűbb és kevésbé sűrű tömegű helyeket jelentenek.

Those spots got big because of gravity.

A foltok méretét a gravitáció befolyásolta.

The universe was expanding and getting less dense overall

A világegyetem tágult, és csökkent a sűrűsége

over the last 13.8 billion years.

az elmúlt 13,8 milliárd év alatt.

But gravity worked hard in those spots

De a gravitáció hatalmas munkát végzett azokban a foltokban,

where there was a little bit more mass

ahol kissé több anyag volt,

and pulled more and more mass into those regions.

és oda egyre több anyagot vonzott.

Now, all of this is a little hard to imagine,

Ezt macerás elképzelni,

so let me just show you what I am talking about.

de hadd mutassam meg, miről beszélek.

Those computer models I mentioned allow us to test these ideas,

Az említett számítógépes modellek ezeket az ötleteket segítenek tesztelni,

so let's take a look at one of them.

pillantsunk rá az egyikre!

This movie, made by my research group,

Ez a kutatócsoportom által készített film megmutatja,

shows us what happened to the universe after its earliest moments.

mi történt a világegyetemben a legkorábbi pillanatait követően.

You see the universe started out pretty smooth,

Látható, hogy a világegyetem elég egyenletesen keletkezett,

but there were some regions

de voltak övezetek,

where there was a little bit more material.

ahol kicsit több anyag volt.

Gravity turned on and brought more and more mass

A gravitáció ráerősített, és még több anyagot hozott oda,

into those spots that started out with a little bit extra.

azokra a helyekre, ahol kicsit több anyag keletkezett.

Over time,

Idővel

you get enough stuff in one place

helyenként elegendő anyag volt

that the hydrogen gas,

hogy a hidrogéngáz –

which was initially well mixed with the dark matter,

mely eleinte elegyet képezett a sötét anyaggal –

starts to separate from it,

kezdjen kiválni belőle,

cool down, form stars,

lehűljön, csillagok alakuljanak,

and you get a small galaxy.

és egy kis galaxis jöjjön létre.

Over time, over billions and billions of years,

Az idők folyamán, milliárd és milliárd év során

those small galaxies crash into each other

a kis galaxisok egymásba zuhantak,

and merge and grow to become larger galaxies,

egyesültek s kiterjedt galaxisokká nőttek,

like our own galaxy, the Milky Way.

pl. ilyen a mi Tejútrendszerünk is.

Now, what happens if you don't have dark matter?

Mi történik, ha nincs sötét anyagunk?

If you don't have dark matter,

Ha nincs sötét anyag,

those spots never get clumpy enough.

akkor a foltok nem eléggé csomósodtak volna össze.

It turns out, you need at least a million times the mass of the Sun

Kiderült, hogy egy sűrű övezetben

a naptömeg legalább milliószorosa kell

in one dense region,

before you can start forming stars.

csillagok kialakulásához.

And without dark matter,

Sötét anyag nélkül

you never get enough stuff in one place.

soha nem lenne egy helyen elég anyag hozzá.

So here, we're looking at two universes, side by side.

Figyeljük meg egymás mellett a két rendszert!

In one of them you can see

Egyikben azt látjuk,

that things get clumpy quickly.

hogy hirtelen halmazok keletkeznek.

In that universe,

Abban a rendszerben

it's really easy to form galaxies.

egészen könnyen alakulnak ki galaxisok.

In the other universe,

A másik rendszerben

the things that start out like small clumps,

kis halmazok alakulnak ki,

they just stay really small.

de egészen kicsik is maradnak.

Not very much happens.

Nem sok minden történik.

In that universe, you wouldn't get our galaxy.

Abban a rendszerben nem alakult volna ki a mi galaxisunk.

Or any other galaxy.

Vagy másik galaxis sem.

You wouldn't get the Milky Way,

Nem lenne Tejútrendszerünk,

you wouldn't get the Sun,

nem lenne a Nap,

you wouldn't get us.

és mi sem léteznénk.

We just couldn't exist in that universe.

Egyáltalán nem létezhetnénk abban a világegyetemben.

OK, so this crazy stuff, dark matter,

Tehát ez az őrült sötét anyag

it's most of the mass in the universe,

a legnagyobb tömeg a világegyetemben,

it's going through us right now, we wouldn't be here without it.

most is áthalad rajtunk, és nem léteznénk nélküle.

What is it?

Mi lehet ez?

Well, we have no idea.

Fogalmunk sincs róla.

(Laughter)

(Nevetés)

But we have a lot of educated guesses,

De sok okos találgatás kering,

and a lot of ideas for how to find out more.

és rengeteg ötletünk van, miként tudjunk meg többet róla.

So, most physicists think that dark matter is a particle,

A legtöbb fizikus a sötét anyagot részecsketermészetűnek tartja,

similar in many ways to the subatomic particles that we know of,

valami hasonlónak, mint az ismert anyag:

protonok, neutronok és elektronok.

like protons and neutrons and electrons.

Whatever it is,

Akármilyen is a felépítése,

it behaves very similarly with respect to gravity.

a gravitációhoz hasonlóan viselkedik.

But it doesn't emit or absorb light,

De nem bocsájt ki és nem nyel el fényt,

and it goes right through normal matter,

és egyenesen áthatol a normál anyagon,

as if it wasn't even there.

mintha ott sem lenne.

We'd like to know what particle it is.

Szeretnénk tudni, milyen részecskéről van szó.

For example, how heavy is it?

Pl. milyen súlyú?

Or, does anything at all happen if it interacts with normal matter?

Történik egyáltalán valami, ha kapcsolatba kerül a normál anyaggal?

Physicists have lots of great ideas for what it could be,

A fizikusoknak zseniális ötleteik vannak, hogy mi lehet,

they're very creative.

hihetetlenül kreatívak vagyunk.

But it's really hard,

Kissé nehezíti a helyzetet,

because those ideas span a huge range.

hogy az ötletek szerteágazók.

It could be as small as the smallest subatomic particles,

Lehet olyan apró, mint a legkisebb szubatomi részecske,

or it could be as large as the mass of 100 Suns.

vagy lehet olyan nagy tömegű, mint 100 Nap.

So, how do we figure out what it is?

Hogy derítsük ki, mi ez?

Well, physicists and astronomers

A fizikusoknak és csillagászoknak több módszerük van

have a lot of ways to look for dark matter.

a sötét anyag felkutatására.

One of the things we're doing is building sensitive detectors

Az egyik módszer, hogy finom érzékelőket telepítünk

in deep underground mines,

mély bányákba,

waiting for the possibility

és várjuk a lehetőséget,

that a dark matter particle, which goes through us and the Earth,

hogy egy rajtunk és a Földön áthaladó sötétanyag-részecske

would hit a denser material

beleütközzön a sűrűbb anyagba,

and leave behind some trace of its passage.

és hagyjon valami nyomot az áthaladásáról.

We're looking for dark matter in the sky,

Pásztázzuk az eget,

for the possibility that dark matter particles

hátha a sötétanyag-részecskék

would crash into each other

ütköznek egymással,

and create high-energy light that we could see

és nagy energiájú,

with special gamma-ray telescopes.

gamma-sugár űrtávcsővel látható fény keletkezik.

We're even trying to make dark matter here on Earth,

Megpróbálunk még itt a Földön is előállítani sötét anyagot,

by smashing particles together and looking for what happens,

részecskék ütköztetésével, hogy lássuk, mi történik.

using the Large Hadron Collider in Switzerland.

Erre építettük a svájci Nagy Hadronütköztetőt.

Now, so far,

Eddig

all of these experiments have taught us a lot

e kísérletekből sok mindent megtudtunk,

about what dark matter isn't

milyen nem lehet a sötét anyag.

(Laughter)

(Nevetés)

but not yet what it is.

de még mindig nem tudjuk, milyen lehet.

There were really good ideas that dark matter could have been,

Voltak valóban jó ötletek, milyen lehet a sötét anyag,

és mit figyelhetnénk meg ezekkel a kísérletekkel.

that these experiments would have seen.

And they didn't see them yet,

De még nem sikerült megfigyelni,

so we have to keep looking and thinking harder.

tehát folytatnunk kell a megfigyelést, és komolyabban gondolkoznunk.

Now, another way to get a clue to what dark matter is

A sötét anyag másik kutatásmódja

is to study galaxies.

galaxisok megfigyelése.

We already talked about

Már említettem,

how our galaxy and many other galaxies wouldn't even be here

hogy a galaxisunk és sok más galaxis sem létezne

without dark matter.

a sötét anyag nélkül.

Those models also make predictions

Azok a modellek előrejelzéseket adnak

for many other things about galaxies:

a galaxisokkal kapcsolatos egyéb dolgokról is:

How they're distributed in the universe,

milyen az eloszlásuk a világegyetemben,

how they move,

merre mozognak,

how they evolve over time.

hogy fejlődnek időben.

And we can test those predictions with observations of the sky.

Az előrejelzéseket tesztelhetjük az ég megfigyelésével.

So let me just give you two examples

Következzen a galaxisok méréséről

of these kinds of measurements we can make with galaxies.

két példa:

The first is that we can make maps of the universe with galaxies.

Először is, készíthetünk térképeket a galaxisokkal teli világegyetemről.

I am part of a survey called the Dark Energy Survey,

Tagja vagyok a Sötét Anyag Kutatócsoportnak,

which has made the largest map of the universe so far.

mi készítettük az eddigi legnagyobb térképet a világegyetemről.

We measured the positions and shapes of 100 million galaxies

Százmillió galaxis helyét és formáját mértük meg

over one-eighth of the sky.

az égbolt egynyolcad részén.

And this map is showing us all the matter in this region of the sky,

Ez a térkép tartalmazza az összes anyagot az ég e területén,

which is inferred by the light distorted from these 100 million galaxies.

melyre a fény százmillió galaxis okozta eltéréséből következtettünk.

The light distorted from all of the matter

A fényt megtöri

a galaxisok és köztünk lévő összes anyag.

that was between those galaxies and us.

The gravity of the matter is strong enough to bend the path of light.

Az anyag gravitációja elég erős, hogy eltérítse a fényt.

And it gives us this image.

Ilyen képet kapunk.

So these kinds of maps

Ezek a térképek megmutatják

can tell us about how much dark matter there is,

a sötét anyag mennyiségét,

they also tell us where it is

jelölik a helyét,

and how it changes over time.

változását az idők folyamán.

So we're trying to learn about what the universe is made of

A lehető legnagyobb léptékben

próbáljuk kinyomozni a világegyetem összetételét.

on the very largest scales.

It turns out that the tiniest galaxies in the universe

Kiderült, hogy erre a legkisebb galaxisok

provide some of the best clues.

szolgáltatják a legtöbb adatot.

So why is that?

Miért van ez így?

Here are two example simulated universes

Íme, két szimulációs példa

with two different kinds of dark matter.

két különböző sötét anyagból álló világegyetemről.

Both of these pictures are showing you a region

Mindkét képen

a Tejúthoz hasonló galaxis körüli régió látható.

around a galaxy like the Milky Way.

And you can see that there's a lot of other material around it,

Megfigyelhetünk más anyagot is körülötte

little small clumps.

kis halmazokban.

Now, in the image on the right,

A jobb oldali képen

dark matter particles are moving slower than they are in the one on the left.

a sötét anyagrészecskék lassabban mozognak, mint a bal oldalin.

If those dark matter particles are moving really fast,

Ha a sötétanyag-részecskék valóban gyorsan mozognak,

then the gravity in small clumps is not strong enough

akkor a kis halmazokban a gravitáció nem elég erős,

to slow those fast particles down.

hogy lefékezze a gyors részecskéket.

And they keep going.

Tovább mozognak.

They never collapse into these small clumps.

Ezek soha nem zuhannak be a kis halmazokba.

So you end up with fewer of them than in the universe on the right.

Végül kevesebb marad belőlük, mint a jobb oldali világegyetemben.

If you don't have those small clumps,

Ha nincsenek azok a kis halmazok,

then you get fewer small galaxies.

akkor kevesebb törpegalaxist kapunk.

If you look up at the southern sky,

Ha a déli eget pásztázzuk,

you can actually see two of these small galaxies,

akkor kettőt figyelhetünk meg e két galaxis közül.

the largest of the small galaxies that are orbiting our Milky Way,

A Tejútrendszerünk körül keringő legnagyobb törpegalaxist,

the Large Magellanic Cloud and the Small Magellanic Cloud.

a Nagy Magellán-felhőt és a Kis Magellán-felhőt.

In the last several years,

Az elmúlt pár évben

we have detected a whole bunch more even smaller galaxies.

egy csomó még kisebb galaxist fedeztünk fel.

This is an example of one of them

Pl. ez egyik közülük,

that we detected with the same dark energy survey

melyet a világegyetem feltérképezése során alkalmazott

that we used to make maps of the universe.

sötétanyag-kutatási módszerrel fedeztünk fel.

These really small galaxies,

Ezek igazi törpegalaxisok,

some of them are extremely small.

egyesek rendkívül kicsik.

Some of them have as few as a few hundred stars,

Egyesek alig pár száz csillagból állnak,

compared to the few hundred billion stars in our Milky Way.

a Tejútrendszer több száz milliárdjához képest.

So that makes them really hard to find.

Ezért nehéz megtalálni őket.

But in the last decade,

De az utóbbi évtizedben

we've actually found a whole bunch more of these.

sokkal több ilyent találtunk.

We now know of 60 of these tiny galaxies

Most 60 hasonló törpegalaxisról tudunk,

that are orbiting our own Milky Way.

melyek Tejútrendszerünk körül keringenek.

And these little guys are a big clue to dark matter.

Ezek a törpék a sötét anyag nagy talányai.

Because just the existence of these galaxies tells us

Mert e galaxisok létezése utal arra,

that dark matter can't be moving very fast,

hogy a sötét anyag nem mozog gyorsan,

and not much can be happening when it runs into normal matter.

és nem sok minden történik, mikor hagyományos anyaggal találkozik.

In the next several years,

Az elkövetkező években

sokkal pontosabban térképezzük fel az eget.

we're going to make much more precise maps of the sky.

And those will help refine our movies

Ez segít finomítani felvételeinket

of the whole universe and the entire galaxy.

a teljes világegyetemről, az egész galaxisról.

Physicists are also making new, more sensitive experiments

A fizikusok sokkal érzékenyebb kísérleti méréseket végeznek,

to try to catch some sign of dark matter in their laboratories.

hogy laborjaikban kimutassák a sötét anyag nyomait.

Dark matter is still a huge mystery.

A sötét anyag még mindig hatalmas rejtély.

But it's a really exciting time to be working on it.

De izgalmas dolog a kutatása.

We have really clear evidence it exists.

Valós megnyilvánulásai vannak

From the scale of the smallest galaxies

a legkisebb galaxisoktól

to the scale of the whole universe.

a világmindenség nagyságrendűig.

Will we actually find it and figure out what it is?

Valóban megtaláljuk, és valaha kiderül-e, hogy mi az?

I have no idea.

Fogalmam sincs.

But it's going to be a lot of fun to find out.

Addig is jól szórakozunk.

We have a lot of possibilities for discovery,

Több lehetőség van a felfedezésére,

and we definitely will learn more about what it is doing

és biztos többet tudunk meg a hatásáról,

and about what it isn't.

és arról, hogy biztos mi nem lehet.

Regardless of whether we find that particle anytime soon,

Függetlenül attól, hogy rövidesen megtaláljuk-e azokat a részecskéket,

I hope I have convinced you

remélem, meggyőző voltam,

that this mystery is actually really close to home.

hogy a rejtély valamennyiünket érint.

The search for dark matter

A sötét anyag kutatása

may just be the key to a whole new understanding of physics

teljesen újraértelmezheti a fizikát

and our place in the universe.

és helyünket a világegyetemben.

Thank you.

Köszönöm.

(Applause)

(Taps)