Patricia Burchat: Shedding light on dark matter

מתרגם: amir Goldstein מבקר: Ido Dekkers

As a particle physicist, I study the elementary particles

כפיזיקאית חלקיקים אני חוקרת את החלקיקים האלמנטריים

and how they interact on the most fundamental level.

ואת הדרך בה הם מגיבים זה עם זה ברמה הבסיסית ביותר.

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

במשך רוב הקרירה המחקרית שלי השתמשתי במאיצי חלקיקים

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

כמו מאיץ האלקטרונים שבאוניברסיטת סטאנפורד, שנמצאת במעלה הכביש

to study things on the smallest scale.

לחקירת דברים בקנה המידה הקטן ביותר

But more recently, I've been turning my attention

אך לאחרונה הפנתי את תשומת ליבי

to the universe on the largest scale.

ליקום בקנה המידה הגדול ביותר.

Because, as I'll explain to you,

בגלל, כפי שאסביר לכם,

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

השאלות על הקטן ביותר ועל הגדול ביותר קשורות מאוד

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

לכן אני הולכת לתאר לכם את מבטנו על היקום במאה ה-21

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

ממה הוא מורכב ומה הן השאלות הגדולות במדעים הפיזיקאליים –

at least some of the big questions.

לפחות חלק מהשאלות הגדולות.

So, recently, we have realized

ובכן, לאחרונה הבנו

that the ordinary matter in the universe --

שהחומר הרגיל ביקום

and by ordinary matter, I mean you, me,

וב"רגיל" אני מתכוונת לך, לי,

the planets, the stars, the galaxies --

כוכבי-לכת, כוכבים, הגלקסיות --

the ordinary matter makes up only a few percent

החומר הרגיל מרכיב רק כמה אחוזים

of the content of the universe.

מתכולת היקום

Almost a quarter, or approximately a quarter

כמעט רבע, או בערך רבע

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

מהחומר ביקום, הוא בלתי נראה.

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

כשאני אומרת "בלתי נראה" אני מתכוונת לכך שהוא לא סופג קרינה אלקטרומגנטית

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

לא פולט קרינה אלקטרומגנטית, לא מחזיר,

It doesn't interact with the electromagnetic spectrum,

לא מגיב עם הספקטרום האלקטרומגנטי,

which is what we use to detect things.

שבו אנחנו משתמשים לגלות דברים.

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

זה לא מגיב בכלל. אז איך אנחנו יודעים שזה שם?

We know it's there by its gravitational effects.

אנחנו יודעים שזה שם לפי התוצא הכבידתי שלו.

In fact, this dark matter dominates

למעשה, החומר האפל הזה שולט

the gravitational effects in the universe on a large scale,

בתופעות הכבידה ביקום בקנה מידה גדול,

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

ואני אסביר את הראיות לכך.

What about the rest of the pie?

מה בקשר לשאר העוגה?

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

שאר העוגה הוא משהו מסתורי מאוד שנקרא אנרגיה אפלה.

More about that later, OK.

עוד על כך בהמשך.

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

בואו נראה את הראיות למציאות חומר אפל.

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

בגלקסיות כאלה, בעיקר בגלקסיות הספיראליות כמו זו,

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

רוב המסה של הכוכבים מרוכזת במרכז הגלקסיה

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

המסה הענקית הזו של כל הכוכבים האלה שומרת כוכבים בתנועה סיבובית בגלקסיה

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

כך שיש לנו את הכוכבים האלה נעים בסיבוב ככה.

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

כמו שאתם יכולים לדמין, גם אם אתם לא יודעים פיזיקה – זה צריך להיות אינטואיטיבי,כן –

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

הכוכבים שקרובים יותר למסה במרכז יסתובבו במהירות גבוהה יותר

than those that are further out here, OK.

מאלו שיותר רחוקים שם.

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

אז הינו מצפים לכך שאם נמדוד את המהירות הסיבובית של הכוכבים

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

הם צריכים להיות איטיים יותר בקצוות מאשר במרכז

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

במילים אחרות, אם נמדוד את המהירות כפונקציה של מרחק --

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

וזו הפעם היחידה שאני אראה גרף ---

we would expect that it goes down as the distance increases

הינו מצפים שהוא ירד למטה ככל שגדל המרחק

from the center of the galaxy.

ממרכז הגלקסיה

When those measurements are made,

כאשר המדידות האלו מבוצעות

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

במקם זאת, אנחנו מוצאים שהמהירות בערך קבועה,

as a function of distance.

כפונקציה של המרחק.

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

אם היא קבועה, זה אומר שהכוכבים כאן בחוץ

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

מרגישים משיכה כבידתית של חומר שאנחנו לא רואים

In fact, this galaxy and every other galaxy

למעשה, הגלקסיה הזו, וכל גלקסיה אחרת

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

נראות כאילו הן משובצות בתוך ענן של החומר הבלתי-נראה האפל הזה

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

ענן החומר הזה הרבה יותר כדורי מהגלקסיות עצמן

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

והוא מתפשט לטווח גדול יותר מהגלקסיות.

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

אז, אנחנו רואים את הגלקסיות ומתמקדים בהן, אבל בעצם הענן של החומר האפל

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

הוא ששולט במבנה ובתנועה של הגלקסיה הזו.

Galaxies themselves are not strewn randomly in space;

הגלקסיות עצמן לא מפוזרות באופן אקראי בחלל

they tend to cluster.

הן נוטות ליצור צבירים

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

וזו דוגמא לאחד הצבירים המפורסמים ביותר, "צביר קומה"

And there are thousands of galaxies in this cluster.

יש אלפי גלקסיות בצביר

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

הן הדברים הלבנים, המטושטשים האלפטיים כאן

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

אז אם ניקח תמונה של צביר גלקסיה עכשיו

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

וניקח תמונה בעוד עשור -- הוא יראה זהה

But these galaxies are actually moving at extremely high speeds.

אבל הגלקסיות האלה באמת נעות במהירות מאוד גבוהה

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

הן נעות בתוך באר הכבידה הפוטנציאלית של הצביר.

So all of these galaxies are moving.

אז כל הגלקסיות האלה נעות.

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

אנחנו יכולים למדוד את המהירות של הגלקסיות האלה, את המהירות הסיבובית שלהן.

and figure out how much mass is in this cluster.

ולחשב כמה מסה יש בצביר

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

ושוב, מה שאנחנו מוצאים זה שיש שם הרבה יותר מסה

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

ממה שאפשר להסביר על ידי הגלקסיות שאנחנו רואים.

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

או, אם נסתכל בחלק אחר של הספקטרום האלקטרומגנטי

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

נראה שיש הרבה גז בצביר, גם כן.

But that cannot account for the mass either.

אבל זה עדיין לא מסביר את המסה .

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

למעשה, נראה שיש בערך פי עשר יותר מסה פה

in the form of this invisible or dark matter

בצורה של החומר האפל, הבלתי-נראה

as there is in the ordinary matter, OK.

מאשר בצורה של חומר רגיל.

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

זה יהיה נחמד אם נוכל לראות את החומר האפל הזה בצורה יותר ישירה

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

אני רק מוסיפה את הענן הכחול הגדול הזה פה,

to try to remind you that it's there.

לנסות להזכיר לכם שזה שם.

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

האם אנחנו יכולים לראות אותו בצורה יותר ישירה? כן, אנחנו יכולים

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

ובואו נראה איך אנחנו יכולים לעשות את זה.

So here's an observer:

אז הנה הצופה

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

זה יכול להיות עין, זה יכול להיות טלסקופ

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

ונניח שיש גלקסיה שם ביקום

How do we see that galaxy?

איך אנחנו רואים את הגלקסיה הזו?

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

קרן אור יוצאת מהגלקסיה , נעה דרך היקום,

for perhaps billions of years

למשך , אולי, מליוני שנים

before it enters the telescope or your eye.

לפני שהיא פוגעת בטלסקופ או בעין שלכם

Now, how do we deduce where the galaxy is?

עכשיו, איך אנחנו מסיקים איפה הגלקסיה נמצאת?

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

ובכן, אנחנו מסיקים את זה לפי הכיוון שבה הקרן נעה

as it enters our eye, right?

כאשר היא פוגעת בעין שלנו, נכון?

We say, the ray of light came this way;

בואו נגיד, שקרן האור באה מהכיון הזה

the galaxy must be there, OK.

הגלקסיה חייבת להיות כאן, בסדר.

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

עכשיו, נניח שאשים באמצע צביר גלקסיות --

and don't forget the dark matter, OK.

ולא לשכוח את החומר האפל.

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

עכשיו נחשוב על קרן אור אחרת, אחת שנעה ככה

we now need to take into account

עכשיו אנחנו צריכים לקחת בחשבון

what Einstein predicted when he developed general relativity.

מה שאיינשטיין חזה בפיתוח היחסות הכללית

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

וזה ששדה כבידה, הנוצר בעקבות מסה,

will deflect not only the trajectory of particles,

יסיט לא רק מסלול של חלקיקים,

but will deflect light itself.

אלא יסיט גם את האור עצמו.

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

לכן קרן האור הזו לא תמשיך בקו ישר

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

אלא תתעקם ותסיים את מסלולה בעין שלנו.

Where will this observer see the galaxy?

איפה הצופה הזה יראה את הגלקסיה?

You can respond. Up, right?

אתם יכולים לענות. למעלה, נכון?

We extrapolate backwards and say the galaxy is up here.

אנחנו ממשיכים אחורה את כיוון הקרן ואומרים שהגלקסיה נמצאת כאן למעלה.

Is there any other ray of light

האם יש עוד קרני אור

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

שיכולים להגיע לעין הצופה מהגלקסיה הזו?

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

כן, מעולה. אני רואה אנשים עושים ככה.

So a ray of light could go down, be bent

אכן קרן אור יכולה לנוע למטה, ולהתעקם

up into the observer's eye,

למעלה לתוך עין הצופה.

and the observer sees a ray of light here.

והצופה יראה את קרן האור שם.

Now, take into account the fact that we live in

עכשיו, קחו בחשבון את העובדה שאנחנו חיים

a three-dimensional universe, OK,

ביקום תלת-מימדי,

a three-dimensional space.

החלל תלת-מימדי.

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

האם יש עוד קרני אור שיכולים להגיע לעין?

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

כן! הקרנים ייצרו -- אני רוצה לראות -- כן, חרוט.

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

אז יש המון קרני אור -- קרני אור על חרוט --

that will all be bent by that cluster

שכולן תתעקמנה סביב צביר הגלקסיות

and make it into the observer's eye.

וכולן יגיעו לעין של הצופה.

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

אם יש חרוט של אור שמגיע לעין שלי, מה אני אראה?

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

מעגל, טבעת. זה נקרא "טבעת אינשטיין" -- אינשטיין חזה את התופעה.

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

עכשיו, זו תהיה טבעת מושלמת אם המקור, הגורם המעוות,

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

וכדור העין, במקרה הזה, כולם על קו ישר אחד.

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

אם הקו לא ישר לגמרי, נראה תמונה שונה.

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

עכשיו, אתם יכולים לעשות ניסוי הערב, בקבלת הפנים,

to figure out what that image will look like.

להבין מה נראה

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

כי מתברר שיש עדשה שנוכל לייצר

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

שיש לה את הצורה הנכונה לייצור סוג כזה של אפקט

We call this gravitational lensing.

אנחנו קוראים לזה "עידוש כבידתי"

And so, this is your instrument, OK.

וכך, זה המכשיר המדעי, בסדר.

(Laughter).

(צחוק)

But ignore the top part.

אבל תתעלמו מהחלק העליון.

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

זה הבסיס בו אני רוצה שתתרכזו, בסדר.

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

אז , בבית, בכל פעם שאנחנו שוברים כוס יין

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

אני שומרת את התחתית, לוקחת אותה לסדנא

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

משייפים אותה, ויש לי עדשה כבידתית קטנה.

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

יש לזה את הצורה הנכונה ליצירת העידוש.

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

והדבר הבא שאתם צריכים לעשות בניסוי הזה

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

זה לקחת מפית. אני לקחתי פיסת נייר משובץ, אני פיזיקאית. (צחוק)

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

אז, מפית. לצייר מודל קטן של גלקסיה במרכז

And now put the lens over the galaxy,

ועכשיו לשים את העדשה על הגלקסיה.

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

ומה שתגלו זה שתראו טבעת , טבעת אינשטיין

Now, move the base off to the side,

ועכשיו, הזיזו את הבסיס מעט הצידה,

and the ring will split up into arcs, OK.

והטבעת תתפצל לקשתות.

And you can put it on top of any image.

אתם יכולים לעשות זאת עם כל תמונה.

On the graph paper, you can see

על הנייר המשובץ אתם יכולים לראות

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

איך כל הקוים המשובצים מופרעים

And again, this is a kind of an accurate model

ושוב, זה סוג של מודל די מדויק

of what happens with the gravitational lensing.

למה שמתרחש בעידוש כבידתי

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

בסדר, אז השאלה היא: האם אנחנו רואים את זה בשמים?

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

האם אנחנו רואים קשתות בשמים כאשר אנחנו מסתכלים, נאמר, בצביר גלקסיות?

And the answer is yes.

והתשובה היא: כן.

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

והנה, תמונה מטלסקופ החלל "האבל"

Many of the images you are seeing

הרבה מהתמונות שאתם רואים

are earlier from the Hubble Space Telescope.

מקורן בטלסקופ החלל האבל.

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

ובכן, דבר ראשון, הגלקסיות הזהובות

those are the galaxies in the cluster.

אלו הן הגלקסיות בצביר

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

הן אלו שמשובצות בים החומר האפל

that are causing the bending of the light

שגורם לעיקום האור

to cause these optical illusions, or mirages, practically,

ליצירת האשליה האופטית הזו, או חזיון תעתועים, בעצם,

of the background galaxies.

של הגלקסיות שברקע

So the streaks that you see, all these streaks,

כך שכל הקוים המרוחים האלו שאתם רואים, כל המריחות

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

הן בעצם תמונות מעוותות של גלקסיות שנמצאות הרבה יותר רחוק, מעבר

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

ואז מה שאנחנו יכולים לעשות, בהסתמך על כמה עיוותים

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

אנחנו רואים בתמונות האלה, אנחנו יכולים לחשב כמה מסה

there must be in this cluster.

חייבת להיות בצביר הזה.

And it's an enormous amount of mass.

וזו כמות עצומה של מסה.

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

בנוסף, אתם יכולים להגיד על ידי התבוננות בתמונה

that these arcs are not centered on individual galaxies.

שהקשתות האלה לא מרוכזות על גלקסיות מסוימות

They are centered on some more spread out structure,

הן מרוכזות על מבנים יותר מפוזרים

and that is the dark matter

וזה הוא החומר האפל

in which the cluster is embedded, OK.

שבו הצביר משובץ.

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

אז זה הכי קרוב שאפשר להגיע לאיזשהו סוג של ראייה

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

של לפחות ההשפעה של החומר האפל , בעין בלתי מזוינת.

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

אז, חזרה קצרה, לוודא שאתם עוקבים.

So the evidence that we have

הראיות שיש לנו

that a quarter of the universe is dark matter --

שרבע מהיקום הוא חומר אפל --

this gravitationally attracting stuff --

הדבר שמפעיל משיכה כבידתית --

is that galaxies, the speed with which stars orbiting galaxies

הן שגלקסיות, המהירות בה כוכבים מקיפים גלקסיות

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

הרבה יותר מידי גדולה, הן חייבות להיות משובצות בחומר אפל.

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

המהירות בה גלקסיות בתוך צבירים נעות גדולה מידי

it must be embedded in dark matter.

הצבירים חייבים להיות משובצים בחומר אפל.

And we see these gravitational lensing effects, these distortions

ואנחנו רואים את תוצא ה"עישוד הכבידתי" הזה, העיוותים האלו,

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

שאומר, שוב, צבירים משובצים בחומר אפל.

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

טוב. אז עכשיו בואו נפנה לאנרגיה אפלה.

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

כדי להבין את הראיות לקיום אנרגיה אפלה, אנחנו צריכים לדבר על משהו

that Stephen Hawking referred to in the previous session.

שסטפן הוקינג הזכיר בשיחה קודמת,

And that is the fact that space itself is expanding.

וזה העובדה שהחלל עצמו מתפשט

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

אם נדמיין חלק מהיקום האינסופי שלנו, כן

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

ושמתי בו ארבע גלקסיות ספיראליות

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

ודמיינו שהוספנו סרטי מדידה,

so every line on here corresponds to a tape measure,

כך שכל קו שם מתאים לסרט מדידה

horizontal or vertical, for measuring where things are.

אנכי או אופקי -- כדי למדוד איפה הדברים נמצאים.

If you could do this, what you would find

אם תוכלו לעשות את זה, מה שתמצאו

that with each passing day, each passing year,

זה שבכל יום שחולף, בכל שנה שעוברת,

each passing billions of years, OK,

בכל מליון שנה שעוברים, בסדר

the distance between galaxies is getting greater.

המרחק בין הגלקסיות הולך וגדל

And it's not because galaxies are moving

וזה לא מכיוון שהגלקסיות נעות

away from each other through space.

ומתרחקות אחת מהשניה דרך החלל

They're not necessarily moving through space.

הן לא בהכרח נעות דרך החלל

They're moving away from each other

הן נעות ומתרחקות אחת מהשניה

because space itself is getting bigger, OK.

מכיוון שהחלל עצמו נעשה גדול יותר, בסדר.

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

ולכך מתכוונים כשמדברים על התרחבות היקום או החלל.

So they're moving further apart.

אז הגלקסיות מתרחקות אחת מהשניה

Now, what Stephen Hawking mentioned, as well,

עכשיו, מה שסטפן הוקינג הזכיר

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

אחרי המפץ הגדול, החלל התרחב בקצב מאוד גבוה.

But because gravitationally attracting matter

אך בגלל שהחומר, שגורם לכבידה

is embedded in this space,

נמצא בחלל

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

הוא נוטה להאט את התרחבות החלל. בסדר

So the expansion slows down with time.

לכן ההתרחבות מאיטה עם הזמן

So, in the last century, OK, people debated

ולכן, במאה האחרונה, כן, אנשים התחילו להתווכח

about whether this expansion of space would continue forever;

האם ההתרחבות הזו של החלל תימשך לנצח,

whether it would slow down, you know,

האם היא תאט, אתם יודעים,

will be slowing down, but continue forever;

תאט אבל תמשך לנצח,

slow down and stop, asymptotically stop;

תאט ותעצור, עצירה אסימפטוטית

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

או תאט, תעצור, ואז תתהפך, והיקום יתחיל להתכווץ שוב.

So a little over a decade ago,

אז קצת יותר מעשור אחורה

two groups of physicists and astronomers

שתי קבוצות של פיזיקאים ואסטרונומים

set out to measure the rate at which

ניסו למדוד את הקצב בו

the expansion of space was slowing down, OK.

התפשטות היקום מאיטה, בסדר.

By how much less is it expanding today,

בכמה פחות זה מתפשט היום,

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

לעומת, נגיד, כמה מליארד שנים מוקדם יותר?

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

התשובה המדהימה לשאלה זו, כן, מהניסויים האלה,

was that space is expanding at a faster rate today

היתה שהחלל מתפשט בקצב מהיר יותר היום,

than it was a few billion years ago, OK.

מאשר לפני כמה מליוני שנה, טוב.

So the expansion of space is actually speeding up.

לכן ההתפשטות של החלל בעצם מאיצה.

This was a completely surprising result.

זו היתה תוצאה מפתיעה בהחלט.

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

אין כל טיעון תיאורתי משכנע המסביר למה זה צריך לקרות, בסדר.

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

אף אחד לא חזה, לפני הניסויים, שזה מה שיימצא

It was the opposite of what was expected.

זה ההפך ממה שהיה מצופה

So we need something to be able to explain that.

אז אנחנו צריכים משהו שיוכל להסביר את זה.

Now it turns out, in the mathematics,

עכשיו, מתברר, במתמטיקה

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

שאפשר לשים את זה בתור אנרגיה

but it's a completely different type of energy

אבל זה סוג אחר לגמרי של אנרגיה

from anything we've ever seen before.

מכל דבר שראינו בעבר

We call it dark energy,

אנחנו קוראים לזה אנרגיה אפלה

and it has this effect of causing space to expand.

ויש לה את ההשפעה של לגרום לחלל להתפשט.

But we don't have a good motivation

אבל אין לנו מניע טוב

for putting it in there at this point, OK.

לשים את זה שם בנקודה זו, טוב.

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

ובעצם אין לנו הסבר בקשר לסיבה שבגינה אנחנו צריים לשים את זה במשוואה.

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

עכשיו, בנקודה זו, לכן, מה שאני באמת רוצה להדגיש לכם,

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

זה, שדבר ראשון, חומר אפל ואנרגיה אפלה

are completely different things, OK.

הם דברים שונים לחלוטין, בסדר.

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

יש שני דברים מסתוריים שם בחוץ שמרכיבים את רוב היקום

and they have very different effects.

ויש להם השפעה שונה לחלוטין

Dark matter, because it gravitationally attracts,

חומר אפל, בעקבות המשיכה הכבידתית שלו

it tends to encourage the growth of structure, OK.

נוטה לעודד גדילה של מבנים, בסדר.

So clusters of galaxies will tend to form,

ולכן, צבירים של גלקסיות נוטים להיווצר

because of all this gravitational attraction.

בגלל כל המשיכה הכבידתית הזו

Dark energy, on the other hand,

אנרגיה אפלה, מצד שני

is putting more and more space between the galaxies,

מוסיפה יותר ויותר חלל בין הגלקסיות

makes it, the gravitational attraction between them decrease,

גורמת לזה -- למשיכה הכבידתית ביניהן -- לקטון.

and so it impedes the growth of structure.

ולכן היא מעכבת גדילה של מבנים.

So by looking at things like clusters of galaxies,

ולכן בהתבוננות בדברים כמו צבירים של גלקסיות,

and how they -- their number density,

ואיך הם -- מספרם, צפיפותם,

how many there are as a function of time --

כמה יש מהם כפונקציה של זמן --

we can learn about how dark matter and dark energy

אנחנו יכולים ללמוד איך חומר אפל ואנרגיה אפלה

compete against each other in structure forming.

מתחרים אחד בשני ביצירת מבנים.

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

במונחים של חומר אפל, אמרתי שאין לנו שום

you know, really persuasive argument for dark energy.

אתם יודעים, טיעון משכנע באמת להסברת אנרגיה אפלה.

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

האם יש לנו משהו להסברת החומר האפל? והתשובה היא: כן

We have well-motivated candidates for the dark matter.

יש לנו מועמד משכנע לחומר אפל.

Now, what do I mean by well motivated?

עכשיו, מה אני מתכוונת כשאני אומרת משכנע?

I mean that we have mathematically consistent theories

אני מתכוונת שיש לנו תיאוריות עקביות באופן מתמטי

that were actually introduced

שהוצגו, למען האמת,

to explain a completely different phenomenon, OK,

כדי להסביר תופעה אחרת לגמרי, בסדר.

things that I haven't even talked about,

משהו שאפילו לא דיברתי עליו,

that each predict the existence

שכולן מנבאות את קיומו

of a very weakly interacting, new particle.

של חלקיק חדש בעל אינטראקציות מאוד חלשות

So, this is exactly what you want in physics:

אז, זה בדיוק מה שאנחנו רוצים בפיזיקה:

where a prediction comes out of a mathematically consistent theory

תחזית שיוצאת מתוך תיאוריה עקבית באופן מתמטי

that was actually developed for something else.

שבעצם פותחה עבור נושא אחר

But we don't know if either of those

אבל אנחנו לא יודעים אם מישהו מאלה

are actually the dark matter candidate, OK.

הוא באמת המועמד להיות החומר האפל, בסדר.

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

אחד או שניהם, מי יודע? או שזה יכול להיות משהו שונה לגמרי

Now, we look for these dark matter particles

עכשיו, אנחנו מחפשים את חלקיקי החומר האפל האלו

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

בגלל שלאחר הכל, הם כאן בחדר, בסדר.

and they didn't come in the door.

והם לא באו דרך הדלת

They just pass through anything.

הם פשוט עברו דרך הכל

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

הם יכולים לעבור דרך הבנין, דרך כדור הארץ

they're so non-interacting.

הם כל כך חסרי-אינטראקציה

So one way to look for them is to build detectors

כך שאחת הדרכים לחפש אחריהם היא לבנות גלאים

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

מאוד רגישים לחלקיקי חומר אפל שעוברים דרכם ומתנגשים בהם

So a crystal that will ring if that happens.

כמו גביש שיצלצל כשזה קורה.

So one of my colleagues up the road and his collaborators

כך שאחד מעמיתי במעלה הכביש, וקבוצתו

have built such a detector.

בנו גלאי כזה

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

והם התקינו אותו עמוק באדמה, במכרה ברזל במיניסוטה.

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

כן? -- עמוק באדמה -- למעשה, בימים האחרונים

announced the most sensitive results so far.

הם הכריזו על התוצאות הכי רגישות עד כה

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

הם לא ראו כלום. בסדר, אבל זה שם גבול עליון על המסה

and the interaction strength of these dark matter particles are.

וחוזק האינטראציה שלחלקיקי החומר האפל האלה יש

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

בהמשך השנה עומד להיות משוגר טלסקופ על לווין

and it will look towards the middle of the galaxy,

והוא יסתכל לכיוון מרכז הגלקסיה

to see if we can see dark matter particles annihilating

כדי לבדוק האם נוכל לראות חלקיקי חומר אפל מתאיינים

and producing gamma rays that could be detected with this.

ומפיקים קרינת גמא שיכולה להתגלות בעזרתו

The Large Hadron Collider, a particle physics accelerator,

"מנגיש ההדרונים הגדול", מאיץ חלקיקים

that we'll be turning on later this year.

שיופעל מאוחר יותר בשנה זו

It is possible that dark matter particles might be produced

זה אפשרי שחלקיקי חומר אפל ייוצרו

at the Large Hadron Collider.

במנגיש ההדרונים הגדול

Now, because they are so non-interactive,

עכשיו, בגלל שהם כל כך חסרי-אינטראקציה

they will actually escape the detector,

הם בעצם יברחו מהגלאי

so their signature will be missing energy, OK.

כך שהסימן לנוכחותם יהיה אנרגיה חסרה, בסדר.

Now, unfortunately, there is a lot of new physics

עכשיו, לרוע מזלנו, יש הרבה דברים חדשים

whose signature could be missing energy,

שהסימן לנוכחותם הוא אנרגיה חסרה.

so it will be hard to tell the difference.

ולכן יהיה קשה להבדיל

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

ולבסוף, כנסיונות עתידיים, ישנם טלסקופים שעוצבו

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

במיוחד כדי לענות על השאלות של חומר אפל ואנרגיה אפלה:

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

טלסקופים על הקרקע. ושלושה טלסקופים שיהיו בחלל

that are in competition right now

מתמודדים כעת

to be launched to investigate dark matter and dark energy.

לשיגור לצורך חקירת חומר אפל ואנרגיה אפלה.

So in terms of the big questions:

אז, במונחים של השאלות הגדולות:

what is dark matter? What is dark energy?

מה הוא חומר אפל? מה היא אנרגיה אפלה?

The big questions facing physics.

השאלות הגדולות העומדות בפני הפיזיקה.

And I'm sure you have lots of questions,

ואני בטוחה שיש לכם הרבה שאלות,

which I very much look forward to addressing

שעליהן אני מצפה להתייחס

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

במהלך 72 השעות הקרובות, כל עוד אני כאן. תודה

(Applause)

(מחיאות כפים)