Patricia Burchat: Shedding light on dark matter

Vertaald door: Jan Jaeken Nagekeken door: Jeroen Bakker

As a particle physicist, I study the elementary particles

Als deeltjesfysicus bestudeer ik de elementaire deeltjes

and how they interact on the most fundamental level.

en hoe ze interageren op het meest fundamentele niveau.

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

Tijdens mijn onderzoekscarrière heb ik meestal versnellers gebruikt,

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

zoals de elektronversneller aan de Stanford University, iets verderop,

to study things on the smallest scale.

om dingen te bestuderen op de kleinste schaal.

But more recently, I've been turning my attention

Maar de laatste tijd heb ik mijn aandacht

to the universe on the largest scale.

meer gericht op het universum op de grootste schaal.

Because, as I'll explain to you,

Want, zoals ik jullie zal uitleggen,

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

de vragen op de kleinste en de grootste schaal zijn eigenlijk heel erg verbonden.

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

Ik ga jullie vertellen over ons 21ste-eeuws beeld van het universum,

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

waar het uit bestaat en wat de grote vragen in de fysische wetenschappen zijn --

at least some of the big questions.

tenminste een paar van de grote vragen.

So, recently, we have realized

Recent hebben we beseft

that the ordinary matter in the universe --

dat de gewone materie in het universum --

and by ordinary matter, I mean you, me,

en met gewone materie bedoel ik jou, oké, mij,

the planets, the stars, the galaxies --

de planeten, de sterren, de sterrenstelsels --

the ordinary matter makes up only a few percent

de gewone materie is maar een paar procent

of the content of the universe.

van de inhoud van het universum.

Almost a quarter, or approximately a quarter

Bijna een kwart, of ongeveer een kwart

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

van de materie in het universum, is onzichtbaar.

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

Met onzichtbaar bedoel ik dat het niet absorbeert in het elektromagnetisch spectrum.

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

Het zendt niet uit in het elektromagnetisch spectrum. Het reflecteert niet.

It doesn't interact with the electromagnetic spectrum,

Het interageert niet met het elektromagnetisch spectrum,

which is what we use to detect things.

wat we gebruiken om dingen te detecteren.

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

Het interageert helemaal niet. Hoe weten we dan dat het er is?

We know it's there by its gravitational effects.

Dat weten we door zijn zwaartekrachteffecten.

In fact, this dark matter dominates

In feite, deze donkere materie domineert

the gravitational effects in the universe on a large scale,

de zwaartekracht in het universum op een grote schaal,

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

en ik zal jullie nog vertellen over het bewijs daarvoor.

What about the rest of the pie?

Wat met de rest van de taart?

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

De rest is een heel mysterieuze substantie met de naam donkere energie .

More about that later, OK.

Daarover later meer, oké.

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

Laten we nu kijken naar het bewijs voor donkere materie.

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

In deze sterrenstelsels, vooral in een spiraalgalaxie als deze,

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

is het meeste van de massa van de sterren geconcentreerd in het midden van het sterrenstelsel.

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

Deze enorme massa van al deze sterren houdt sterren in circulaire banen in het sterrenstelsel.

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

Dus we hebben sterren die in cirkels rondgaan op deze manier.

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

Zoals jullie je kunnen voorstellen, zelfs als je fysica kent -- dit zou intuïtief moeten zijn --

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

is dat sterren die dichter bij de massa in het midden met een hogere snelheid zullen draaien

than those that are further out here, OK.

dan die verder weg zijn hierbuiten, oké.

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

Dus wat je zou verwachten is dat als je de omloopsnelheid van de sterren zou meten,

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

dat ze trager aan de randen zouden zijn dan aan de binnenkant.

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

In andere woorden, als we snelheid meten in functie van afstand --

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

dit is de enige keer dat ik een grafiek ga laten zien, ok --

we would expect that it goes down as the distance increases

zouden we verwachten dat het naar beneden gaat als de afstand toeneemt

from the center of the galaxy.

van het centrum van het sterrenstelsel.

When those measurements are made,

Wanneer die metingen gedaan worden,

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

vinden we integendeel dat de snelheid constant blijft,

as a function of distance.

als functie van de afstand.

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

Als het constant is, betekent dat dat de sterren hierbuiten

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

zwaartekrachteffecten voelen van materie die we niet zien.

In fact, this galaxy and every other galaxy

In feite, dit sterrenstelsel en elk ander sterrenstelsel

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

lijkt ingebed te zijn in een wolk van onzichtbare donkere materie.

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

En deze wolk van materie is veel ronder dan het sterrenstelsel zelf,

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

en het strekt zich over een veel groter gebied uit dan het sterrenstelsel.

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

Dus we zien een sterrenstelsel en fixeren ons daarop, maar het is eigenlijk een wolk van donkere materie

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

die de structuur en de dynamica van dit sterrenstelsel domineert.

Galaxies themselves are not strewn randomly in space;

Sterrenstelsels zelf zijn niet willekeurig verspreid in de ruimte;

they tend to cluster.

ze hebben de neiging te clusteren.

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

En dit is een voorbeeld van een, in feite, zeer beroemd cluster: het Coma cluster.

And there are thousands of galaxies in this cluster.

En er zijn duizenden sterrenstelsels in dit cluster.

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

Het zijn de witte, wazige, elliptische dingen hier.

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

Dus deze stelselclusters -- we nemen nu een foto,

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

over een decennium weer een foto -- het zal er identiek uitzien.

But these galaxies are actually moving at extremely high speeds.

Maar deze sterrenstelsels bewegen eigenlijk met extreem hoge snelheden.

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

Ze bewegen in de potentiaalput van de zwaartekracht van deze cluster, oké.

So all of these galaxies are moving.

Dus al deze sterrenstelsels bewegen.

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

We kunnen de snelheden van deze sterrenstelsels meten, hun omloopsnelheden,

and figure out how much mass is in this cluster.

en uitvissen hoe veel massa er in dit cluster zit.

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

En opnieuw, wat we vinden is dat daar veel meer massa is

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

dan verklaard kan worden door de sterrenstelsels die we zien.

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

Of, als we ernaar kijken in andere delen van het elektromagnetisch spectrum,

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

zien we dat er ook veel gas is in dit cluster.

But that cannot account for the mass either.

Maar dat kan ook niet verantwoordelijk zijn voor al de massa.

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

In feite lijkt er hier ongeveer tien keer meer massa te zijn

in the form of this invisible or dark matter

in de vorm van deze onzichtbare of donkere materie

as there is in the ordinary matter, OK.

dan er gewone materie is. Oké.

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

Het zou leuk zijn als we deze donkere materie een beetje directer zouden kunnen zien.

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

Ik zet hier maar een grote blauwe bol op, oké,

to try to remind you that it's there.

om jullie eraan te herinneren dat het er is.

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

Kunnen we het iets visueler zien? Ja, dat kunnen we.

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

Dus laat me met jullie doornemen hoe we dit kunnen doen.

So here's an observer:

Dus hier is een waarnemer:

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

het kan een oog zijn; het kan een telescoop zijn.

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

En veronderstel dat er een sterrenstelsel is daarbuiten in het universum.

How do we see that galaxy?

Hoe zien we dat sterrenstelsel?

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

Een lichtstraal verlaat het sterrenstelsel en reist door het universum

for perhaps billions of years

misschien miljarden jaren lang

before it enters the telescope or your eye.

voor hij de telescoop binnendringt, of je oog.

Now, how do we deduce where the galaxy is?

Nu, hoe bepalen we waar het sterrenstelsel is?

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

Nou, we leiden het af uit de richting waarin de straal beweegt

as it enters our eye, right?

wanneer deze ons oog binnenvalt, toch?

We say, the ray of light came this way;

We zeggen, de lichtstraal kwam van hier;

the galaxy must be there, OK.

dus het sterrenstelsel moet daar zijn. Oké.

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

Veronderstel dat ik in het midden een cluster van sterrenstelsels zet --

and don't forget the dark matter, OK.

en vergeet de donkere materie niet. Oké.

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

Als we nu een andere lichtstraal bekijken, een die langs hier gaat,

we now need to take into account

moeten we nu in rekening brengen

what Einstein predicted when he developed general relativity.

wat Einstein voorspelde toen hij algemene relativiteit ontwikkelde.

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

En dat was dat het gravitatieveld, door de massa,

will deflect not only the trajectory of particles,

niet alleen de baan van een deeltje afbuigt,

but will deflect light itself.

maar ook licht zelf.

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

Dus deze lichtstraal zal niet in een rechte lijn verdergaan,

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

maar zal eerder buigen en zou in ons oog kunnen terechtkomen.

Where will this observer see the galaxy?

Waar zal de waarnemer het sterrenstelsel zien?

You can respond. Up, right?

Jullie kunnen antwoorden. Naar boven, juist?

We extrapolate backwards and say the galaxy is up here.

We extrapoleren terug en zeggen dat het sterrenstelsel hierboven is.

Is there any other ray of light

Is er nog een lichtstraal

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

dat in het oog van de waarnemer kan belanden van dat sterrenstelsel?

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

Ja, goed zo. Ik zie mensen zo naar beneden wijzen.

So a ray of light could go down, be bent

Dus een lichtstraal zou naar beneden kunnen gaan, afgebogen worden

up into the observer's eye,

omhoog in het oog van de waarnemer,

and the observer sees a ray of light here.

en de waarnemer ziet een lichtstraal hier.

Now, take into account the fact that we live in

Nu, hou er rekening mee dat we in

a three-dimensional universe, OK,

een driedimensionaal universum leven, oké,

a three-dimensional space.

een driedimensionale ruimte.

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

Zijn er andere lichtstralen die tot in het oog kunnen komen?

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

Ja! De stralen zouden liggen op een -- Ik zou het willen zien -- ja, op een kegel.

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

Er is dus een hele strook van licht -- lichtstralen op een kegel --

that will all be bent by that cluster

dat allemaal af zal buigen door dat cluster

and make it into the observer's eye.

en het oog van de waarnemer bereiken.

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

Als er een kegel van licht mijn oog binnenkomt, wat zie ik dan?

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

Een cirkel, een ring. Dat heet een Einsteinring -- Einstein voorspelde het, oké.

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

Nu, het zal enkel een perfecte ring zijn als de bron, de afbuiger,

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

en het oog, in dit geval, allemaal op een perfect rechte lijn staan.

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

Als ze een beetje scheef staan, zullen we een ander beeld zien.

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

Nu, je kan een experiment doen vanavond op de receptie, oké,

to figure out what that image will look like.

om te achterhalen hoe dat beeld eruit zal zien.

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

Want het blijkt dat er een soort lens is die we kunnen maken,

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

die de juiste vorm heeft om dit soort effect te produceren.

We call this gravitational lensing.

We noemen dit een gravitatielens.

And so, this is your instrument, OK.

En zo, dit is je instrument, oké.

(Laughter).

(Gelach)

But ignore the top part.

Maar negeer het bovenste stuk.

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

Het is de voet waarop ik wil dat jullie je concentreren, oké.

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

Dus eigenlijk, thuis, als we een wijnglas breken,

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

bewaar ik de voet, en neem ik hem naar de werkplaats.

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

We schaven het af, en ik heb een kleine gravitatielens, oké.

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

Dus het heeft de juiste vorm om het lenseffect te produceren.

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

En het volgende ding dat je moet doen in je experiment,

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

is een servet pakken. Ik koos een stuk millimeterpapier, ik ben een fysicus.

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

Dus, een servet. Teken een klein sterrenstelsel in het midden.

And now put the lens over the galaxy,

En leg de lens over het sterrenstelsel,

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

en wat je zal vinden is dat je een ring zal zien, een Einstein ring.

Now, move the base off to the side,

Nu, beweeg de voet naar de zijkant,

and the ring will split up into arcs, OK.

en de ring zal in bogen opsplitsen, ok.

And you can put it on top of any image.

En je kan het op eender welk beeld leggen.

On the graph paper, you can see

Op het millimeterpapier kun je zien

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

hoe al de lijnen op het papier vervormd zijn geworden.

And again, this is a kind of an accurate model

En nogmaals, dit is een redelijk accuraat model

of what happens with the gravitational lensing.

van wat er gebeurt met een gravitatielens.

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

Oké, dus de vraag is: zien we dit aan de hemel?

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

Zien we bogen in de lucht wanneer we naar een cluster van sterrenstelsels kijken?

And the answer is yes.

En het antwoord is: ja.

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

En dus, hier is een beeld van de Hubble ruimtetelescoop.

Many of the images you are seeing

Veel van de beelden die je ziet

are earlier from the Hubble Space Telescope.

van eerder zijn van de Hubble ruimtetelescoop.

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

Wel, eerst, die gouden sterrenstelsels --

those are the galaxies in the cluster.

dat zijn de sterrenstelsels in het cluster.

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

Dat zijn degenen die ingebed zijn in die zee van donkere materie

that are causing the bending of the light

die het afbuigen van het licht veroorzaakt

to cause these optical illusions, or mirages, practically,

dat deze optische illusies veroorzaakt, of fata morgana's, eigenlijk,

of the background galaxies.

van de sterrenstelsels op de achtergrond.

So the streaks that you see, all these streaks,

Dus de strepen die je ziet, al deze strepen,

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

zijn eigenlijk vervormde beelden van sterrenstelsels die veel verder weg zijn.

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

Dus wat we dan kunnen doen, gebaseerd op hoeveel vervorming

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

we in die beelden zien, we kunnen berekenen hoeveel massa

there must be in this cluster.

er in dit cluster moet zijn.

And it's an enormous amount of mass.

En het is een enorme hoeveelheid massa.

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

En ook, dat zie je op zicht, door hiernaar te kijken,

that these arcs are not centered on individual galaxies.

dat deze bogen niet gecentreerd zijn op individuele sterrenstelsels;

They are centered on some more spread out structure,

ze zijn gecentreerd op een meer uitgespreide structuur.

and that is the dark matter

En dat is de donkere materie

in which the cluster is embedded, OK.

waar deze cluster in is ingebed, oké.

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

Dus dit is het dichtste dat je kan komen tot

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

ten minste de effecten zien van de donkere materie met het blote oog.

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

Oké, dus, een kleine herhaling, om te zien dat jullie nog volgen.

So the evidence that we have

Dus het bewijs dat we hebben

that a quarter of the universe is dark matter --

dat een kwart van het universum donkere materie is --

this gravitationally attracting stuff --

dit gravitationeel aantrekkend spul --

is that galaxies, the speed with which stars orbiting galaxies

is dat sterrenstelsels, de snelheden waarmee sterren rond sterrenstelsels draaien

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

veel te groot zijn; het moet ingebed zijn in donkere materie.

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

De snelheid waarmee sterrenstelsels in clusters rondgaan is veel te groot;

it must be embedded in dark matter.

het moet ingebed zijn in donkere materie.

And we see these gravitational lensing effects, these distortions

En we zien deze gravitatielens-effecten, deze vervormingen

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

die zeggen dat, alweer, clusters ingebed zijn in donkere materie.

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

Oké. Dus nu, laten we kijken naar donkere energie.

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

Om het bewijs te begrijpen voor donkere energie, moeten we nog iets overleggen

that Stephen Hawking referred to in the previous session.

waar Stephen Hawking naar refereerde in de vorige sessie.

And that is the fact that space itself is expanding.

En dat is het feit dat de ruimte zelf aan het uitdijen is.

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

Dus als we een stuk inbeelden van ons oneindig universum, oké,

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

ik heb hier vier spiraalsterrenstelsels neergezet, oké.

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

Beeld je in dat je een reeks meetlinten neerzet,

so every line on here corresponds to a tape measure,

zodat elke lijn hier overeenkomt met een meetlint --

horizontal or vertical, for measuring where things are.

horizontaal of verticaal -- om te meten waar dingen zijn.

If you could do this, what you would find

Als je dat kon doen, dan zou je vinden

that with each passing day, each passing year,

dat met elke voorbijgaande dag, elk voorbijgaand jaar,

each passing billions of years, OK,

elke miljard jaren die voorbijgaan, oké,

the distance between galaxies is getting greater.

dat de afstand tussen de sterrenstelsels groter wordt.

And it's not because galaxies are moving

En het is niet omdat sterrenstelsels

away from each other through space.

van elkaar weg bewegen door de ruimte;

They're not necessarily moving through space.

ze bewegen niet per se door de ruimte.

They're moving away from each other

Ze bewegen van elkaar weg

because space itself is getting bigger, OK.

omdat de ruimte zelf groter wordt, oké.

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

Dat is wat de uitdijing van het heelal of de ruimte betekent.

So they're moving further apart.

Dus ze bewegen van elkaar weg.

Now, what Stephen Hawking mentioned, as well,

Nu, wat Stephen Hawking ook heeft vermeld,

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

is dat na de Big Bang, de ruimte heel snel uitdijde.

But because gravitationally attracting matter

Maar omdat gravitationeel aantrekkende materie

is embedded in this space,

ingebed zit in deze ruimte,

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

heeft het de neiging de uitdijing van de ruimte te vertragen, oké.

So the expansion slows down with time.

Dus de uitdijing vertraagt met de tijd.

So, in the last century, OK, people debated

Dus, in de vorige eeuw, oké, debatteerden mensen

about whether this expansion of space would continue forever;

of deze uitdijing van de ruimte voor altijd zou voortgaan,

whether it would slow down, you know,

of het zou vertragen, je weet wel.

will be slowing down, but continue forever;

Het zou vertragen, maar altijd blijven doorgaan,

slow down and stop, asymptotically stop;

vertragen en stoppen, asymptotisch stoppen,

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

of vertragen, stoppen, en dan omkeren, zodat het terug samenkrimpt.

So a little over a decade ago,

Dus een beetje meer dan een decennium geleden,

two groups of physicists and astronomers

hebben groepen fysici en astronomen

set out to measure the rate at which

de snelheid gemeten waarmee

the expansion of space was slowing down, OK.

de uitdijing van het heelal vertraagde, oké.

By how much less is it expanding today,

Met hoe veel minder het vandaag uitdijt,

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

vergeleken met, zeg, een paar miljard jaar geleden?

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

Het verbijsterende antwoord op deze vraag, oké, van deze experimenten,

was that space is expanding at a faster rate today

was dat de ruimte vandaag sneller uitdijt,

than it was a few billion years ago, OK.

dan het een paar miljard jaar geleden deed, oké.

So the expansion of space is actually speeding up.

Dus de uitdijing van de ruimte versnelt eigenlijk.

This was a completely surprising result.

Dit was een volledig verrassend resultaat.

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

Er is geen overtuigend theoretisch argument voor waarom dit zou gebeuren, oké.

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

Niemand voorspelde dat dit is wat ze zouden vinden.

It was the opposite of what was expected.

Het was het tegenovergestelde van wat verwacht was.

So we need something to be able to explain that.

Dus we hebben iets nodig om dat te verklaren.

Now it turns out, in the mathematics,

Nu, het blijkt, dat in de wiskunde,

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

je een term kan toevoegen die een energie is.

but it's a completely different type of energy

Maar het is een volledig andere soort energie

from anything we've ever seen before.

dan alles dat we ooit eerder hebben gezien.

We call it dark energy,

We noemen het donkere energie,

and it has this effect of causing space to expand.

en het heeft dit effect dat het de ruimte doet uitdijen.

But we don't have a good motivation

Maar we hebben geen goede motivatie

for putting it in there at this point, OK.

om dat toe te voegen op dit moment, oké.

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

Dus het is echt onverklaard waarom we het toe moeten voegen.

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

Nu, dus op dit punt, wat ik echt wil benadrukken,

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

is dat eerst en vooral, donkere materie en donkere energie

are completely different things, OK.

volledig verschillende dingen zijn, oké.

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

Er zijn eigenlijk twee mysteries over waaruit het universum voornamelijk bestaat,

and they have very different effects.

en ze hebben heel erg verschillende effecten.

Dark matter, because it gravitationally attracts,

Donkere materie, omdat het gravitationeel aantrekt,

it tends to encourage the growth of structure, OK.

neigt het de groei van structuur aan te moedigen, oké.

So clusters of galaxies will tend to form,

Dus clusters van sterrenstelsels willen zich vormen,

because of all this gravitational attraction.

door al deze gravitationele aantrekking.

Dark energy, on the other hand,

Donkere energie, aan de andere kant,

is putting more and more space between the galaxies,

steekt meer en meer ruimte tussen de sterrenstelsels.

makes it, the gravitational attraction between them decrease,

Doet het -- de gravitationele aantrekking tussen ze -- afnemen,

and so it impedes the growth of structure.

en zo hindert het de groei van structuur.

So by looking at things like clusters of galaxies,

Dus door naar dingen te kijken zoals clusters van sterrenstelsels,

and how they -- their number density,

en hoe ze -- hun aantallen,

how many there are as a function of time --

hoe veel er zijn in functie van de tijd --

we can learn about how dark matter and dark energy

kunnen we veel leren over hoe donkere materie en donkere energie

compete against each other in structure forming.

het tegen elkaar opnemen in structuurvorming.

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

In termen van donkere materie, ik heb gezegd dat we geen enkel,

you know, really persuasive argument for dark energy.

je weet wel, echt overtuigend argument voor donkere energie hebben.

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

Dus hebben we iets voor donkere materie? En het antwoord is: ja.

We have well-motivated candidates for the dark matter.

We hebben goed gemotiveerde kandidaten voor de donkere materie.

Now, what do I mean by well motivated?

Nu, wat bedoel ik met goed gemotiveerd?

I mean that we have mathematically consistent theories

Ik bedoel dat we wiskundig consistente theorieën hebben

that were actually introduced

die eigenlijk geïntroduceerd zijn

to explain a completely different phenomenon, OK,

om volledig andere fenomenen te verklaren, oké,

things that I haven't even talked about,

dingen waar ik niet eens over gepraat heb,

that each predict the existence

die elk het bestaan voorspellen

of a very weakly interacting, new particle.

van een heel erg zwak interagerend nieuw deeltje.

So, this is exactly what you want in physics:

Dus, dit is precies wat je wil in de fysica:

where a prediction comes out of a mathematically consistent theory

wanneer een voorspelling voortkomt uit een wiskundig consistente theorie

that was actually developed for something else.

die eigenlijk ontwikkeld was voor iets anders.

But we don't know if either of those

Maar we weten niet of een van die

are actually the dark matter candidate, OK.

eigenlijk donkere materie kandidaten zijn, ok.

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

Een of allebei, wie weet het? Of het zou iets helemaal anders kunnen zijn.

Now, we look for these dark matter particles

Nu, we zoeken naar deze donkere materie deeltjes

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

want uiteindelijk, ze zijn hier in deze kamer, oké,

and they didn't come in the door.

en ze zijn niet door de deur binnengekomen.

They just pass through anything.

Ze passeren gewoon door alles.

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

Ze kunnen door het gebouw komen, door de Aarde;

they're so non-interacting.

zo niet-interagerend zijn ze.

So one way to look for them is to build detectors

Dus een manier om naar ze te zoeken is om detectoren te bouwen

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

die extreem gevoelig zijn voor een deeltje donkere materie wat erdoor komt en ertegen stoot.

So a crystal that will ring if that happens.

Zodat een kristal zal rinkelen als dat gebeurt.

So one of my colleagues up the road and his collaborators

Dus een van mijn collega's verderop en zijn medewerkers

have built such a detector.

hebben zo'n detector gebouwd.

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

En ze hebben het diep weggestoken in een ijzermijn in Minnesota,

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

Oké? -- diep onder de grond -- en in feite, in de laatste paar dagen

announced the most sensitive results so far.

hebben ze de meest gevoelige resultaten tot nu toe aangekondigd.

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

Ze hebben niets gezien, oké, maar het zet een limiet op wat de massa

and the interaction strength of these dark matter particles are.

en de interactiekracht is van deze donkere materie deeltjes.

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

Er wordt een satelliettelescoop gelanceerd later dit jaar.

and it will look towards the middle of the galaxy,

En deze zal naar het middelpunt van de Melkweg kijken

to see if we can see dark matter particles annihilating

of we de vernietiging van donkere materie deeltjes kunnen zien

and producing gamma rays that could be detected with this.

waarbij gammastralen ontstaan die hiermee gedetecteerd kunnen worden.

The Large Hadron Collider, a particle physics accelerator,

De Large Hadron Collider, een versneller voor deeltjesfysica,

that we'll be turning on later this year.

die later dit jaar aangezet zal worden.

It is possible that dark matter particles might be produced

Het is mogelijk dat donkere materie deeltjes geproduceerd worden

at the Large Hadron Collider.

met de Large Hadron Collider.

Now, because they are so non-interactive,

Nu, omdat ze zo niet-interagerend zijn,

they will actually escape the detector,

zullen ze eigenlijk aan de detector ontsnappen,

so their signature will be missing energy, OK.

dus hun handtekening zal ontbrekende energie zijn, oké.

Now, unfortunately, there is a lot of new physics

Jammer genoeg is er veel nieuwe fysica

whose signature could be missing energy,

die als handtekening ontbrekende energie zou kunnen hebben,

so it will be hard to tell the difference.

dus het zal moeilijk zijn om het verschil te zien.

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

En ten laatste, voor toekomstige inspanningen, worden er telescopen ontwikkeld

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

specifiek om de vragen van donkere materie en donkere energie te adresseren:

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

telescopen op de grond. En er zijn drie ruimtetelescopen

that are in competition right now

die nu in competitie zijn voor

to be launched to investigate dark matter and dark energy.

een lancering voor onderzoek naar donkere materie en energie.

So in terms of the big questions:

Dus in termen van de grote vragen:

what is dark matter? What is dark energy?

Wat is donkere materie? Wat is donkere energie?

The big questions facing physics.

De grote vragen in de fysica.

And I'm sure you have lots of questions,

En ik ben er zeker van dat jullie veel vragen hebben.

which I very much look forward to addressing

Ik kijk er erg naar uit om die vragen te adresseren

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

in de komende 72 uur terwijl ik hier ben, oké. Dank u.

(Applause)

(Applaus)