How We Could Solve the Dark Matter Mystery | Chanda Prescod-Weinstein | TED

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2022-07-13 ・ TED


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How We Could Solve the Dark Matter Mystery | Chanda Prescod-Weinstein | TED

82,562 views ・ 2022-07-13

TED


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번역: 성준 안 검토: DK Kim
00:04
When we look at the night sky,
0
4417
1919
밤하늘을 올려다보면 광활한 우주가 펼쳐집니다.
00:06
we see a vast cosmos
1
6378
1960
00:08
filled with stars and galaxies and dust,
2
8380
4087
별과 은하, 우주먼지들이
00:12
a cosmos teeming with luminous phenomena.
3
12467
2753
반짝이는 눈부신 광경이 가득하죠.
00:16
So we've all heard some version of that famous Carl Sagan line,
4
16429
3087
칼 세이건이 한 유명한 말이 있죠.
00:19
"We are made of star stuff."
5
19558
1751
“우리는 별의 잔해에서 태어났습니다.”
00:21
And it's true, we are.
6
21309
2503
실제로 그렇습니다.
00:24
And that makes it easy to believe that what matters is what's visible --
7
24396
3795
이 때문에 눈에 보이는 것만이 중요하다고 생각하기 쉽습니다.
00:28
us, the trees, the stars --
8
28233
2919
사람이라든가 나무, 별...
00:31
because it helps us feel connected to everything that we can see.
9
31152
3212
눈에 보이는 모든 것과 유대감을 느낄 수 있기 때문이죠.
00:36
Today, we know that everything visible in the universe
10
36992
2752
오늘날 눈에 보이는 우주의 모든 물질은
00:39
is composed from a basic set of building blocks
11
39744
2211
소립자라는 기본 입자로 이루어진 것을 알고 있습니다.
00:41
known as elementary particles.
12
41997
2002
00:44
We call this incredibly elegant picture
13
44499
2628
이 엄청나게 멋진 그림은
00:47
the standard model of particle physics,
14
47127
2252
소립자 물리학의 표준 모형이라 하며
00:49
and we understand it in great mathematical detail.
15
49421
3128
수학적으로 아주 상세하게 잘 알고 있습니다.
00:54
Comprehending the standard model is an enormous achievement.
16
54050
3796
완벽히 해석한 표준 모형은 엄청난 업적이 분명합니다.
00:59
But we are now certain that it describes very little of what's out there.
17
59055
3504
하지만 우주의 극히 일부밖에 설명하지 못한다는 점이 이제는 명확합니다.
01:03
It turns out that most of the stuff which fills our universe
18
63476
2878
우주를 이루는 대부분은
01:06
is completely invisible to us.
19
66354
2378
완전히 인간의 관측 범위 밖에 있다는 것이 밝혀졌습니다.
01:09
In other words, visible matter,
20
69274
2544
즉, 인간과 별을 이루는 물질과
01:11
the kind that we and the stars are made from,
21
71860
3253
빛을 내뿜는 등 눈에 보이는 물질은
01:15
the kind that radiates light,
22
75113
1585
01:16
is not what's normal.
23
76740
1668
일부에 불과합니다.
01:18
And we, the luminous matter,
24
78742
2502
우리처럼 눈에 보이는 물질은
01:21
we are the cosmic weirdos.
25
81286
2377
우주에서는 오히려 특이한 존재이죠.
01:26
So how do we know?
26
86374
1502
어떻게 아냐고요?
01:28
Well, consider this invisible nonbinary person,
27
88710
3003
보이지도 않고 남자도, 여자도 아닌 사람이
01:31
who's hiding in plain sight inside of their suit.
28
91755
2669
옷을 입어서 모습이 보이는 걸 상상해보세요.
01:36
We can't exactly see a person,
29
96760
1585
그 사람은 보이지는 않더라도
01:38
but we know that they're there, because the suit is filled out.
30
98345
3253
옷을 입고 자리를 차지하고 있으니 거기 있는 건 알 수 있습니다.
01:41
So the presence of the invisible enby
31
101640
1918
보이지 않는 존재의 영향으로
01:43
is governing how the suit hangs in space-time.
32
103600
3045
옷이 시공간에서 어떻게 보이는지가 정해지죠.
01:47
So we can see a similar effect with visible matter.
33
107896
3086
눈에 보이는 물질로 비슷한 추론을 할 수 있습니다.
01:51
We can see that stars and galaxies are affected
34
111024
2961
전혀 보이지 않고 더 많은 무언가에게
01:53
by the presence of something more,
35
113985
1877
01:55
something completely invisible to us.
36
115862
2669
별과 은하가 영향받는 것을 관측할 수 있습니다.
01:58
So we now know that the universe is more queer and fantastical
37
118990
4213
그래서 우리는 이제 우주가 맨눈에 보이는 것보다
02:03
than it looks to the naked eye.
38
123244
2044
기묘하고 기상천외함을 압니다.
02:05
(Cheers)
39
125330
1001
(환호)
02:06
(Laughter)
40
126373
1001
(웃음)
02:07
That's right.
41
127374
1167
맞습니다.
02:08
(Laughter and applause)
42
128583
1877
(웃음과 박수)
02:10
So how did the universe get this way,
43
130502
1918
어쨰서 우주는 이렇게 이루어졌고
02:12
and what exactly is inside?
44
132462
2127
정확히 어떤 물질로 이루어졌을까요?
02:15
So I'm a theoretical physicist
45
135048
1543
저는 입자 우주론 전공의 이론 물리학자입니다.
02:16
with expertise in particle cosmology.
46
136633
2461
02:20
And it's my job to use math
47
140095
1960
수학을 이용해서 시공간의 기원과 변화 등
02:22
to study the origin and evolution of space-time
48
142055
3378
02:25
and every single thing that's inside of it.
49
145475
2252
관련한 모든 연구를 맡고 있습니다.
02:28
I connect the very small -- elementary particles --
50
148853
3754
아주 작은 소립자와
02:32
with the extremely large -- galaxies and galaxy clusters,
51
152649
4129
엄청나게 거대한 은하와 은하단을 연결하는
02:36
and I'm a griot of the universe.
52
156778
2127
우주의 음유시인이라 할 수 있습니다.
02:39
I develop creative mathematical narratives
53
159322
2544
우리 우주의 기원일지도 모르는
02:41
that may just be our cosmic origin story.
54
161866
3420
창의적인 수학적 서사도 만들었죠.
02:48
Now as a theoretical physicist, I really love doing math
55
168623
4379
이론 물리학자라서 그런지 수학을 통해서
02:53
and coming up with different ideas
56
173044
2294
우주에 가득하지만 보이지 않는 물질이
02:55
that may describe our mostly invisible universe.
57
175380
2461
무엇인지 연구하는 게 즐겁습니다.
02:59
But it's important to be accountable to data too,
58
179300
2920
하지만 그렇다고 실측 자료를 소홀히 할 수 없습니다.
03:02
the real stuff.
59
182220
1210
03:04
So after mathematics,
60
184681
2085
수학 다음으로
03:06
my second favorite tool for addressing these large cosmological questions
61
186766
5255
우주의 거대한 의문을 연구할 때 좋아하는 도구는
03:12
is the biggest laboratory we know,
62
192021
2920
제가 아는 한 가장 큰 실험실인
03:14
the universe itself.
63
194941
1627
우주 자체입니다.
03:17
Observatories with capabilities from visible light
64
197610
3087
가시광선과 고 에너지 엑스선,
03:20
to high-energy X-ray and gamma-ray photons
65
200697
2919
감마선 광자 관측이 가능한 천문대는
03:23
are still some of the best ways to gain insight
66
203658
3087
보이지 않는 것들과 더불어
03:26
into what's going on in space-time, with the invisible stuff.
67
206786
3295
시공간을 연구하는 데에 최적이죠.
03:31
So what you're looking at here is the Vera C. Rubin Observatory,
68
211291
3837
지금 보시는 곳은 베라 루빈 천문대로
03:35
an exciting new facility
69
215128
1877
2년 뒤에 완공될 예정인 흥미로운 연구 시설입니다.
03:37
that's about to see its first light over the next two years.
70
217046
3504
03:41
It's a leading example of a new generation of telescopes
71
221342
3421
이곳은 보이지 않는 우주를 관측하는 방법을 바꿀
03:44
that are going to change the way we see this mostly invisible universe.
72
224804
4672
차세대 천체망원경의 선두 주자일 것입니다.
03:51
Now it's also the case that swarms of satellites
73
231186
3003
사진처럼 지상에서 관측하는 시설은
03:54
threaten images from ground-based facilities like this one.
74
234230
3712
인공위성들이 큰 방해가 됩니다.
03:58
But the Vera C. Rubin Observatory can help us understand
75
238359
3337
하지만 베라 루빈 천문대는
04:01
where the invisible stuff is and what it's doing,
76
241738
3086
보이지 않는 것들의 위치와 작용을 밝혀
04:04
which will help us determine what exactly it is.
77
244824
3295
정체를 규명하는 데 큰 도움이 될 것입니다.
04:10
So when it comes to the cosmic accounting,
78
250288
2377
아직은 우주에 대해 모르는 것이 너무나 많습니다.
04:12
here is what we know so far.
79
252707
1960
04:16
We're in the midst of a great cosmic drama,
80
256377
2837
우리는 시공간이 휘고 팽창하는
04:19
where space-time is curved and it’s expanding.
81
259214
3670
대 우주 서사시의 한복판에 서 있습니다.
04:23
And the history and future of that curvature and expansion
82
263176
3128
시공간 왜곡과 팽창의 과거와 미래는
04:26
is determined by what's inside,
83
266304
2336
그 안에 존재하는 것이 정합니다.
04:28
which is mostly not visible stuff like us --
84
268640
2627
대부분은 보이지 않고 인간 등 보이는 물질은 겨우 5%죠.
04:31
that's only about five percent.
85
271267
2086
04:34
The majority of the energy-matter content in the universe
86
274729
3003
우주의 에너지-물질 대부분은 암흑 에너지라는 것이 차지합니다.
04:37
is something that we call dark energy.
87
277774
2127
04:39
So empty space seems to have an energy associated with it.
88
279901
3670
우주의 빈 공간에는 암흑 에너지와 관련된 에너지가 있다고 봅니다.
04:44
And that's increasingly affecting how space-time expands.
89
284280
3546
암흑 에너지가 시공간 팽창에 미치는 영향은 점차 커지고 있습니다.
04:48
After dark energy,
90
288618
1960
암흑 에너지 다음으로
04:50
the second-largest ingredient is something that we call dark matter.
91
290620
3837
암흑 물질이라는 것이 두 번째로 큰 지분을 차지합니다.
04:54
So here's the funky thing about dark matter.
92
294916
2252
암흑 물질의 재밌는 점은
04:57
Unlike dark energy,
93
297752
1710
암흑 에너지와는 달리
04:59
it gravitates exactly like visible matter.
94
299504
3503
중력에 미치는 영향이 보이는 물질과 동일하다는 점입니다.
05:03
But it's completely unlike us in every other way.
95
303675
4212
그런데 그 이외에는 우리와 성질이 전혀 다르죠.
05:09
So you might be thinking,
96
309973
1209
암흑 물질이라는 이름 때문에
05:11
"OK, dark matter.
97
311224
1209
05:12
It clearly has a color associated with it."
98
312475
2086
검은색과 관련 있다고 오해할 수 있습니다.
05:14
It's dark, like my pants.
99
314561
2002
이 바지처럼요.
05:17
Right?
100
317772
1418
그렇죠?
05:19
But the first thing you should know about dark matter
101
319232
2544
하지만 암흑 물질은 색이 없다는 점을 우선 알아야 합니다.
05:21
is that it doesn't have a color,
102
321776
1585
05:23
and at least at first approximation,
103
323361
1793
최소한 초기 추정에서는
05:25
light seems to go right through it, so we can't see it.
104
325154
3254
빛이 암흑 물질을 통과하기 때문에 우리는 이를 볼 수 없습니다.
05:28
It's invisible, maybe transparent, maybe clear.
105
328408
3378
투명하거나 깨끗하거나, 어쨌든 보이지 않습니다.
05:32
So if you put out your hands
106
332370
1877
예를 들면 손을 내밀어
05:34
and think about the weight of having a clump of dark matter in your hands --
107
334247
4838
암흑 물질의 무게를 느낄 수는 있지만
05:39
that's how it would feel,
108
339085
1668
손 위에 아무것도 보이지 않을 겁니다.
05:40
but your hands would look exactly the same.
109
340795
2628
05:46
Today, we believe
110
346634
1168
오늘날 우주에서 중력에 영향받는 물질의 80%는
05:47
that 80 percent of the normally gravitating matter in the universe
111
347844
3128
05:50
is dark matter.
112
350972
1209
암흑 물질이라고 알고 있습니다.
05:53
Dark matter is dominant on the outskirts of galaxies,
113
353474
3462
암흑 물질은 은하 주변에 포진하고
05:56
and it affects stellar motions on the edges.
114
356978
2878
은하 가장자리에 있는 천체의 운동에 영향을 미칩니다.
05:59
This effect is actually how Vera C. Rubin and Kent Ford
115
359856
3712
이런 영향을 근거로 베라 루빈과 켄트 포드는
06:03
found the first substantive evidence for the existence of dark matter.
116
363610
4421
암흑 물질의 존재를 입증할 최초의 증거를 찾은 것이죠.
06:08
What you're looking at here
117
368907
1334
이 사진은 미술가가 우리 은하를 그린 것인데
06:10
is an artist's rendering of our own galaxy, the Milky Way,
118
370241
3879
06:14
and it's enveloped in a halo of dark matter,
119
374120
2795
암흑 물질이 우리 은하를 둘러싸고 있습니다.
06:16
represented here by a blue gas.
120
376956
2044
파란색 기체로 나타낸 부분입니다.
06:19
We believe that every single galaxy,
121
379542
2169
우리는 모든 은하, 또는 대부분의 은하가 이처럼
06:21
or almost every single galaxy,
122
381711
1710
06:23
lives inside of a dark matter halo.
123
383463
2043
암흑 물질로 된 헤일로에 싸여있다고 생각합니다.
06:26
And we think that they're not alone.
124
386549
2211
또한 은하들은 단독으로 있는 것이 아니라고 생각합니다.
06:28
The Milky Way itself has around 60 gravitationally bound satellite galaxies
125
388760
6089
우리 은하에는 위성 은하 약 60개가
중력으로 묶여 주변을 돌고 있습니다.
06:34
that are in its orbit.
126
394891
1668
06:37
Some of these, you may have seen when observing the night sky,
127
397268
3003
밤하늘에서 직접 보거나 들어본 것도 있을 것입니다.
06:40
or you may have heard of,
128
400271
1293
대마젤란성운이나 소마젤란성운 같은 것들이죠.
06:41
like the Large Magellanic Cloud and the Small Magellanic Cloud.
129
401564
3170
06:47
Each of these satellites
130
407028
1418
각각의 위성 은하는
06:48
lives inside of its own dark matter subhalo.
131
408488
4129
자신의 암흑 물질 헤일로에 싸여있죠.
06:53
So, like the invisible enby in their suit,
132
413242
2628
따라서 옷을 입은 투명 인간처럼
06:55
the presence of dark matter
133
415870
2002
암흑 물질이라는 존재가
06:57
is affecting how galaxies are distributed throughout space-time.
134
417914
4004
시공간에 걸쳐 은하에 영향을 미치는 것을 알 수 있습니다.
07:04
So we can also reverse-engineer where dark matter is --
135
424879
3170
그래서 암흑 물질의 분포를 역으로 파악할 수 있는데
07:08
it's represented here by the bluish purple.
136
428091
2794
사진에서 푸르스름하게 보입니다.
07:11
We can look at how images of galaxy clusters
137
431344
3670
은하단의 사진이 어떻게 왜곡되는지를 보고
07:15
are distorted, which tells us something
138
435056
1877
암흑물질이 시공간을 얼마나 왜곡하는지 짐작할 수 있습니다.
07:16
about how dark matter is distorting space-time.
139
436933
2711
07:20
So we know something about how much dark matter there is,
140
440770
4296
이런 식으로 암흑 물질이 얼마나 존재하고
07:25
and even how the dark matter is distributed,
141
445066
3420
어떻게 분포되어 있는지까지 알았습니다.
07:28
but what kind of particle is it?
142
448528
2252
그런데 이들의 구성 입자는 무엇일까요?
07:32
So all that we know
143
452031
1251
우리가 아는 것은 표준 모형으로는 설명할 수 없다는 것뿐이죠.
07:33
is that it's beyond standard-model physics.
144
453282
3003
07:37
It's not like any of the particles that we have ever seen
145
457078
3086
이제까지 보고 접촉해 본 입자와는 전혀 다른 무언가이죠.
07:40
or had any kind of contact with.
146
460206
2127
07:44
Alright, so this seems like a potentially terrifying,
147
464085
2961
이해하기 힘들고 조금 무서울 수도 있습니다.
07:47
intractable problem,
148
467088
1752
07:48
because we're talking about something that we can't see,
149
468840
2669
보지도 못하고 느끼지도 못하는 무언가를 다루고 있으니까요.
07:51
something that we can't touch.
150
471551
1585
07:53
You might be thinking,
151
473511
1210
이렇게 생각하실 수도 있습니다.
07:54
"OK, they haven't had many ideas about that over the years,
152
474762
2795
“몹시 어려운 문제니까 그동안 아무 소득이 없었겠지.”
07:57
because that just seems really hard."
153
477598
1919
07:59
Right?
154
479851
1126
그런가요?
08:01
So here's the Venn diagram to end all Venn diagrams.
155
481769
3045
모든 벤 다이어그램을 포괄하는 벤 다이어그램을 준비했습니다.
08:04
(Laughter)
156
484856
1209
(웃음)
08:06
[Theories of Dark Matter]
157
486107
1293
[암흑 물질 이론]
08:07
So I'll bet y'all a hundred dollars that you can't find a better one.
158
487400
4004
이보다 잘 설명할 수 없다는 데에 100달러 걸겠습니다.
08:11
At least according to me.
159
491446
1501
적어도 제 생각으론 그렇습니다.
08:12
(Laughter)
160
492947
1460
(웃음)
08:15
So Tim Tait created this diagram
161
495700
2169
이 다이어그램은 팀 테이트가
08:17
to help us visualize just some of the hypotheses
162
497910
3337
암흑 물질을 설명하기 위해 물리학자들이 지금까지 만든 이론들을
08:21
that physicists have had over the years to explain the dark matter problem
163
501247
4296
이해하기 쉽게 시각화한 것이고
08:25
and how these ideas overlap with each other.
164
505543
2836
이론들이 어떻게 서로 겹치는지 보여줍니다.
보시다시피 정말 복잡하죠?
08:29
So as you all can see, there's a lot happening here, right?
165
509005
3837
08:33
And hopefully, it's becoming increasingly clear
166
513843
2586
다행히도 암흑 물질 이론이
08:36
that this isn't just an astrophysics problem
167
516471
2794
은하와 은하단을 다루는 천체물리학의 문제일뿐 아니라
08:39
of galaxies and galaxy clusters,
168
519265
2961
입자 물리학의 문제이기도 하다는 점이
08:42
but this is also a particle physics problem.
169
522268
3086
명확해지고 있습니다.
08:45
In order to understand what's happening on the largest scales,
170
525396
4505
가장 큰 규모에서 일어나는 일을 이해하려면
08:49
we need to understand something very small,
171
529942
2586
아주 작은 것을 이해해야 합니다.
08:52
like a new particle,
172
532570
1668
새로운 입자라든가 원시 블랙홀 같은 것 말이죠.
08:54
or maybe primordial black holes.
173
534238
2002
08:57
So you've been looking at this for a moment,
174
537658
2128
그림을 잠깐 보셨을 텐데 아마 정말 궁금할 겁니다.
08:59
and you know what you're all really thinking is,
175
539786
2502
09:02
"What's Chanda's favorite dark matter candidate?"
176
542330
2294
“저 사람이 가장 좋아하는 이론은 뭘까?”
09:04
Right? This is what you're dying to know?
177
544665
2294
정말 궁금하죠?
09:07
So, I'll end the suspense by telling you ...
178
547543
2878
정답을 알려드리겠습니다.
09:10
that my favorite candidate is something called the axion.
179
550463
2836
저는 악시온이라는 이론이 가장 유력하다 생각합니다.
09:13
This is the hypothetical particle.
180
553341
1793
악시온은 가설로 존재하는 입자입니다.
09:16
And the first thing that I want to tell you about the axion
181
556010
2795
악시온에 대해 우선 알아야 할 것은 히글렛이라고 부를 뻔했다는 것입니다.
09:18
is that it was almost called the higglet ...
182
558846
2127
09:20
(Laughter)
183
560973
1001
(웃음)
누가 악시온이라고 정했는지 참 별로네요.
09:22
And whoever chose "the axion" just completely blew it, OK?
184
562016
3629
09:26
I'm pretty bummed about that.
185
566229
1960
정말 마음에 안 들어요.
09:28
But the axion is a compelling particle, because it's a twofer:
186
568898
3128
하여튼 악시온은 정말 중요한 입자인데 두 가지 역할을 하기 때문입니다.
09:32
it addresses a problem that we already had,
187
572026
2336
악시온은 우리가 이미 당면한 문제를 다루고 있습니다.
09:34
a conflict between theory and experiment
188
574403
2002
바로 쿼크 규모의 물리에서 생기는 이론과 실험의 간극이죠.
09:36
in the realm of quark physics.
189
576447
1877
09:39
"OK," you say, "but, like, how can I visualize it?"
190
579534
3086
하지만 어떻게 시각화할 수 있는 걸까요?
09:42
At this point in the talk, you should know better, right?
191
582662
2878
지금까지 강연을 들으셨다면 아시겠죠?
09:45
Because to first approximation, dark matter is invisible.
192
585581
2753
암흑 물질의 기본 가정이 눈에 보이지 않는다는 거잖아요.
09:48
(Laughter)
193
588626
1084
(웃음)
09:49
But I know you really want a visual,
194
589752
1877
그래도 보고 싶으신 거 같으니 보여드리겠습니다.
09:51
so I'm going to give you one.
195
591629
1668
09:54
Here's what it looks like to me, in my everyday work.
196
594048
2503
제가 평소에 보는 수식으로 표현하면 이렇습니다.
09:56
(Laughter)
197
596592
1377
(웃음)
(박수)
09:58
(Applause)
198
598010
4046
10:02
Which is to say, it's OK if this is unintuitive.
199
602098
3628
직관적이지 않더라도 뭐 어떠냐고 말하는 듯하죠.
10:05
(Laughter)
200
605726
1585
(웃음)
10:07
The universe is a wonderfully strange and fantastical place,
201
607353
4546
우주는 환상적으로 기묘하고 기상천외한 곳이고
10:11
and that's why humans as a species have always wanted to study it.
202
611899
4630
그래서 인간들이 호기심이 생겨 연구합니다.
10:16
And this is why we have so much fun, trying to understand it.
203
616571
3128
그래서 재밌고 알고 싶은 거 아니겠어요?
10:21
So how are we going to go looking for the axion
204
621492
2252
그러면 악시온이라든가 다른 암흑 물질을 어떻게 찾을까요?
10:23
or any other dark matter particle?
205
623786
1835
10:26
You might think that we have to use traditional particle physics approaches,
206
626122
3712
기존의 입자 물리학 연구 방법을 써야만 한다고 생각할 수 있습니다.
10:29
like colliders, where we smash particles together
207
629834
2336
입자 가속기에서 충돌시켜 무엇이 검출되는지 보는 거 같은 거죠.
10:32
and see what comes out.
208
632170
1584
10:33
But astrophysical signals have something to say.
209
633796
3003
하지만 천체물리학 신호에서 연구할 것이 있습니다.
10:37
Telescopes from across the electromagnetic spectrum --
210
637216
3504
전자기 영역 전반을 보는 망원경을 이용하는 겁니다.
10:40
for example, the proposed NASA facility,
211
640720
2627
예를 들면 나사가 운영할 스트로브-X 엑스선 우주 망원경에서
10:43
the STROBE-X X-ray space telescope --
212
643347
2920
10:46
can help us potentially determine what exactly dark matter is.
213
646267
3337
암흑 물질 규명에 도움을 얻을 수도 있죠.
10:51
But telescopes look at the very large.
214
651814
2127
하지만 망원경은 거대한 대상을 봅니다.
10:53
How can we use the extremely large to understand something so small?
215
653983
3670
어떻게 그렇게 거대한 것으로 이렇게 작은 입자를 알 수 있을까요?
10:58
Well, in the case of the axion,
216
658279
1877
일단 악시온의 경우에는
11:00
it helps to pay attention to its quantum classification.
217
660198
3878
양자의 분류를 신경 써야 합니다.
11:04
So all particles come in one of two quantum categories,
218
664076
3921
모든 입자는둘 중 하나에 속합니다.
11:08
fermions and bosons.
219
668039
1501
페르미온 아니면 보손이죠.
11:10
So fermions, even when things get cold,
220
670374
2545
페르미온은 온도가 낮아져도
11:12
like to keep their distance from each other.
221
672919
2127
입자 간 거리를 유지합니다.
사교적이지 못한데 원래 그렇죠.
11:15
They're antisocial.
222
675046
1668
11:16
That's how it is.
223
676756
1543
11:18
Bosons, on the other hand,
224
678341
1334
반면에 보손은 임계 온도 이하로 떨어지면
11:19
when they get below a critical temperature,
225
679717
2419
11:22
they're like five-year-olds on a soccer field,
226
682136
2503
축구장에 풀어 놓은 다섯 살배기 아이처럼 됩니다.
11:24
so they don't have a concept of formation,
227
684680
2044
형태라는 개념이 없어지고 무리를 지어 움직이죠.
11:26
they just bunch up together.
228
686724
1877
11:30
So in technical terms,
229
690019
1627
전문 용어로는 보스-아인슈타인 응축이라 하며
11:31
we call this the formation of a Bose-Einstein condensate,
230
691646
3211
11:35
where all the particles come together and act like one superparticle.
231
695942
3962
모든 입자가 하나로 뭉쳐서 초소립자처럼 작용합니다.
11:40
So importantly, axions are bosons,
232
700238
3920
여기서 중요한 점은, 악시온은 보손이라는 것이죠.
11:44
and so now you have a sense of why I like working with them.
233
704158
2920
이걸로 어째서 제가 악시온을 좋아하는지 설명이 됐겠죠.
악시온의 보스-아인슈타인 응축이라는 생각에 푹 빠져버렸습니다.
11:47
I'm completely enamored with the idea of axion Bose-Einstein condensates.
234
707078
4462
11:53
So usually, we talk about creating these quantum states in the lab,
235
713960
3253
보통은 실험실에서 원자 규모의 보스-아인슈타인 응축을 다루지만
11:57
using atoms,
236
717213
1209
11:58
but now,
237
718464
1168
이제는 암흑 물질로 일어나는 은하 규모의 보스-아인슈타인 응축이
11:59
we're talking about the possibility of new, maybe galaxy-scale
238
719632
3754
12:03
Bose-Einstein condensates made out of dark matter.
239
723427
2920
발생할 가능성을 다뤄볼까 합니다.
12:07
So what you're looking at here
240
727723
1460
이 영상은 제가 맡은 팀에서 만든 모의실험입니다.
12:09
is a simulation developed by a team that I lead.
241
729183
3253
12:12
It's an axion condensate orbiting a central mass.
242
732436
3462
중심 질량을 공전하는 악시온 응축입니다.
12:17
So it's like a subhalo orbiting its host galaxy.
243
737817
3712
주 은하를 둘러싼 암흑 물질과 같은 모습이죠.
12:21
Maybe the Large Magellanic Cloud orbiting the Milky Way.
244
741529
3378
우리 은하의 대마젤란성운도 이런 모습일지 모릅니다.
12:26
As you can see, over the age of the universe,
245
746075
3003
보시다시피, 시간이 지나면서
12:29
the subhalo starts to get to get torn apart,
246
749120
2502
작은 헤일로는 와해되기 시작합니다.
12:31
and what my team's work shows
247
751622
1919
제 팀에서 한 연구의 결과는
12:33
is that the way that this happens with axions
248
753541
2419
악시온이 작용하는 방식이
12:35
is different than with other dark matter candidates,
249
755960
2627
다른 암흑 물질과 다른 이유는
12:38
because it goes into this special condensate state.
250
758629
2795
악시온이 특수한 응축 상태로 접어들기 때문이라는 것입니다.
12:42
Now imagine the possibility
251
762967
1710
암흑 물질일 수 있는 물질이 한 가지 이상일 가능성을 생각해보면
12:44
that there's more than one type of dark matter candidate.
252
764719
2711
12:47
Maybe there's more than one type of dark matter particle?
253
767430
3211
암흑 물질의 입자도 한 가지 이상일 수 있지 않을까요?
12:50
How much richer this picture can be.
254
770683
2002
그렇다면 다이어그램은 얼마나 다양해질까요?
12:53
There's no cosmic rule that says there can only be one.
255
773728
3169
암흑 물질이 단 하나라는 법은 없죠.
13:00
So in the end,
256
780109
1251
정리하자면
13:01
I expect the universe to force us to reevaluate what we thought we knew.
257
781402
4421
우주 연구로 인간의 지식을 재평가해야 하리라 생각합니다.
13:05
[Making the invisible visible.]
258
785865
1501
[보이지 않는 것을 보이게]
우리가 딛는 땅과 올려다보는 하늘
13:07
When we honor the land and the sky ...
259
787366
2544
13:10
as our galactic relations ...
260
790661
2920
그리고 지구의 생물을 우주처럼 경외한다면
13:13
and their Indigenous stewards,
261
793581
1918
13:15
it becomes possible for us to imagine
262
795499
1919
서로 잘 지낼 수 있는 방법을 찾을 수 있을 것입니다.
13:17
new ways of being in good relations with each other.
263
797460
2919
13:20
That's why I, as a Black queer person,
264
800838
2461
제가 흑인 성소수자로서
13:23
am so proud to follow in the footsteps of my ancestors,
265
803341
3712
밤하늘과 자유를 연구하며 꿈꿨던
13:27
who studied and dreamed with the night sky,
266
807053
3044
선조의 발자취를 좇으며 자부심을 갖는 이유입니다.
13:30
sometimes of freedom.
267
810097
1710
13:32
Astronomers like Harriet Tubman,
268
812224
2211
따라서 최근 띄운 제임스 웹 우주망원경의 이름은
13:34
for whom the recently launched James Webb Space Telescope
269
814477
2794
해리엇 터브먼 같은 사람으로 바꿔야 마땅합니다.
13:37
should be renamed.
270
817271
1627
13:38
(Applause)
271
818898
5797
(박수)
13:44
I honor the gay NASA employees who were persecuted
272
824695
4463
우주망원경 이름의 유래인 제임스 웹에게 박해당했던
13:49
under the leadership of JWST's namesake,
273
829158
3003
나사의 동성애자 직원을 기립니다.
13:52
even as I share in the tremendous community-wide excitement
274
832203
3253
그 망원경이 암흑 물질에 대해 우리에게 알려줄 것에 대해
13:55
for what that facility is going to teach us about dark matter.
275
835498
3211
다른 모든 사람과 함께 환호하긴 하지만요
13:58
And I honor the memory of Vera C. Rubin,
276
838751
2753
또한 베라 C 루빈을 추억하고자 합니다.
14:01
the astronomer who first asked me,
277
841545
2044
어리숙하고 겁에 질린 대학원생에게 처음으로 질문을 해준 우주비행사였죠.
14:03
as a young, terrified graduate student,
278
843589
3128
14:06
"How do you think we should solve the dark matter problem?"
279
846759
3253
“암흑 물질 문제를 어떻게 해결할 수 있다고 생각하나요?“
14:11
We live in an amazing time to be doing dark matter research.
280
851180
3754
우리는 암흑 물질 연구를 하기에 놀라운 시대를 살아가고 있습니다.
14:15
Over the next decade,
281
855393
1751
10년 후에는
14:17
we're going to see the universe with incredible accuracy and clarity
282
857144
4505
이 천문대와 우주망원경으로
14:21
thanks to these new telescopes on the ground and in the sky.
283
861649
3378
엄청나게 정확하고 선명한 우주를 보겠죠.
14:26
We'll probably get some answers,
284
866445
2211
그렇게 되면 어느 정도 답을 얻을 수는 있겠지만
14:28
but we're going to get a host of new questions.
285
868697
2586
금방 새로운 의문이 많이 생길 것입니다.
14:31
And my team? We're going to be ready.
286
871325
2586
제 팀이요? 저희도 단단히 준비해야죠.
14:36
So the search for dark matter is on.
287
876163
3003
암흑 물질 연구는 계속되고 있습니다.
14:40
What's your favorite candidate?
288
880292
1877
여러분은 어느 이론이 유력해 보이나요?
14:42
(Laughter)
289
882211
1126
(웃음)
14:44
If it's not an axion, you better fix that.
290
884088
2919
악시온이 아니라고 생각한다면 직접 연구해보세요.
14:47
(Laughter)
291
887007
1419
(웃음)
14:48
Thank you.
292
888467
1251
감사합니다.
14:49
(Cheers and applause)
293
889718
5923
(환호와 박수)
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