Patricia Burchat: Shedding light on dark matter

Tłumaczenie: Krystian Aparta Korekta: Joanna Pietrulewicz

As a particle physicist, I study the elementary particles

Zajmuję się badaniem cząstek elementarnych

and how they interact on the most fundamental level.

i oddziaływań zachodzących między nimi.

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

Zwykle wykorzystuję akceleratory cząstek,

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

jak akcelerator liniowy Uniwersytetu Stanforda,

to study things on the smallest scale.

w badaniu zjawisk najmniejszej skali.

But more recently, I've been turning my attention

Ale ostatnio interesuję się skalą wszechświata.

to the universe on the largest scale.

Ale ostatnio interesuję się skalą wszechświata.

Because, as I'll explain to you,

Jak zaraz wytłumaczę,

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

zjawiska skali małej i ogromnej są bardzo powiązane.

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

Opowiem o obrazie wszechświata w XXI wieku,

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

oraz o niektórych wielkich pytaniach w fizyce.

at least some of the big questions.

oraz o niektórych wielkich pytaniach w fizyce.

So, recently, we have realized

Niedawno odkryliśmy, że zwykła materia wszechświata,

that the ordinary matter in the universe --

Niedawno odkryliśmy, że zwykła materia wszechświata,

and by ordinary matter, I mean you, me,

czyli my, planety, galaktyki i gwiazdy,

the planets, the stars, the galaxies --

czyli my, planety, galaktyki i gwiazdy,

the ordinary matter makes up only a few percent

stanowi tylko kilka procent zawartości kosmosu.

of the content of the universe.

stanowi tylko kilka procent zawartości kosmosu.

Almost a quarter, or approximately a quarter

Prawie jedna czwarta materii wszechświata jest niewidzialna.

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

Prawie jedna czwarta materii wszechświata jest niewidzialna.

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

Nie pochłania, nie wydziela, ani nie odbija

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

promieniowania elektromagnetycznego.

It doesn't interact with the electromagnetic spectrum,

Na to promieniowanie reagują nasze instrumenty badawcze.

which is what we use to detect things.

Na to promieniowanie reagują nasze instrumenty badawcze.

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

Jak więc odkryliśmy taką niewidzialną materię?

We know it's there by its gravitational effects.

Jak więc odkryliśmy taką niewidzialną materię?

In fact, this dark matter dominates

Widzimy jej oddziaływanie grawitacyjne.

the gravitational effects in the universe on a large scale,

Odpowiada ona za gros oddziaływań grawitacyjnych w kosmosie.

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

Odpowiada ona za gros oddziaływań grawitacyjnych w kosmosie.

What about the rest of the pie?

Reszta wykresu to tajemnicza substancja, nazywana ciemną energią.

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

Reszta wykresu to tajemnicza substancja, nazywana ciemną energią.

More about that later, OK.

O tym później.

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

Omówmy dowody istnienia ciemnej materii.

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

W galaktykach, szczególnie spiralnych,

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

większość masy gwiazd skupiona jest w centrum.

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

Dzięki tej masie, gwiazdy poruszają się w galaktyce po stałych orbitach.

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

Obiegają centrum.

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

Nawet bez znajomości fizyki można zrozumieć,

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

że gwiazdy bliższe ogromnej masy centrum będą krążyć szybciej,

than those that are further out here, OK.

niż te na obrzeżach.

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

Dlatego prędkość orbitalna gwiazd na krawędzi

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

powinna być niższa, niż w centrum galaktyki.

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

Obiecuję, to jedyny wykres!

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

Obiecuję, to jedyny wykres!

we would expect that it goes down as the distance increases

Im większa odległość od centrum, tym mniejsza powinna być prędkość.

from the center of the galaxy.

Im większa odległość od centrum, tym mniejsza powinna być prędkość.

When those measurements are made,

Okazuje się jednak, że prędkość jest stała, niezależnie od odległości.

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

Okazuje się jednak, że prędkość jest stała, niezależnie od odległości.

as a function of distance.

Okazuje się jednak, że prędkość jest stała, niezależnie od odległości.

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

Oznacza to, że gwiazdy są pod wpływem

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

oddziaływania grawitacyjnego materii, której nie widzimy.

In fact, this galaxy and every other galaxy

Wydaje się, że każda galaktyka

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

jest zawieszona w chmurze niewidzialnej, ciemnej materii.

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

Ta chmura jest bardziej kulista, niż galaktyka

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

i obejmuje większą przestrzeń.

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

Strukturę i dynamikę galaktyki określa

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

nie to, co widzimy, ale chmura ciemnej materii.

Galaxies themselves are not strewn randomly in space;

Galaktyki występują w gromadach.

they tend to cluster.

Galaktyki występują w gromadach.

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

Oto sławna gromada Coma.

And there are thousands of galaxies in this cluster.

Są w niej tysiące galaktyk.

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

To te białe elipsy.

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

Za 10 lat obraz jej będzie taki sam, jak teraz.

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

Za 10 lat obraz jej będzie taki sam, jak teraz.

But these galaxies are actually moving at extremely high speeds.

Ale galaktyki przemieszczają się z ogromną prędkością.

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

Poruszają się w studni potencjału grawitacyjnego gromady.

So all of these galaxies are moving.

Wszystkie krążą.

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

Ich prędkości orbitalne pozwalają określić ilość masy w gromadzie.

and figure out how much mass is in this cluster.

Ich prędkości orbitalne pozwalają określić ilość masy w gromadzie.

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

Okazuje się, że ilość ta wynosi więcej, niż masa samych galaktyk.

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

Okazuje się, że ilość ta wynosi więcej, niż masa samych galaktyk.

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

Nawet gaz istniejący w gromadzie nie tłumaczy...

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

Nawet gaz istniejący w gromadzie nie tłumaczy...

But that cannot account for the mass either.

...tej dodatkowej masy.

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

Ciemna materia odpowiada tu za dziesięć razy więcej masy,

in the form of this invisible or dark matter

Ciemna materia odpowiada tu za dziesięć razy więcej masy,

as there is in the ordinary matter, OK.

niż materia zwykła.

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

Ciemnej materii niestety nie widać.

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

Niech ten niebieski bąbel przypomina o jej istnieniu.

to try to remind you that it's there.

Niech ten niebieski bąbel przypomina o jej istnieniu.

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

A jednak można ją zobaczyć!

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

Objaśnię, jak.

So here's an observer:

Oto obserwator: oko, lub teleskop...

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

Mamy obserwatora: oko, lub teleskop...

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

Obserwator widzi galaktykę.

How do we see that galaxy?

Obserwator widzi galaktykę.

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

Światło podróżuje od niej w kosmosie przez miliardy lat,

for perhaps billions of years

Światło podróżuje od niej w kosmosie przez miliardy lat,

before it enters the telescope or your eye.

zanim dotrze do oka czy teleskopu.

Now, how do we deduce where the galaxy is?

Jak określić jego źródło?

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

Oczywiście na podstawie kierunku rozprzestrzeniania się światła.

as it enters our eye, right?

Oczywiście na podstawie kierunku rozprzestrzeniania się światła.

We say, the ray of light came this way;

Promień przybył tędy, więc galaktyka jest tutaj.

the galaxy must be there, OK.

Promień przybył tędy, więc galaktyka jest tutaj.

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

W środku umieścimy gromadę galaktyk.

and don't forget the dark matter, OK.

Pamiętajmy o ciemnej materii.

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

Musimy wziąć pod uwagę zjawisko,

we now need to take into account

które przewidział Einstein w ogólnej teorii względności.

what Einstein predicted when he developed general relativity.

które przewidział Einstein w ogólnej teorii względności.

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

Pole grawitacyjne powstałe w obecności masy

will deflect not only the trajectory of particles,

zakrzywia trajektorię nie tylko cząsteczek, ale także światła.

but will deflect light itself.

zakrzywia trajektorię nie tylko cząsteczek, ale także światła.

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

Dlatego promień zakrzywi się.

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

Gdzie w takim razie zobaczymy galaktykę?

Where will this observer see the galaxy?

Gdzie w takim razie zobaczymy galaktykę?

You can respond. Up, right?

Na podstawie tego, co widzimy, założymy, że u góry.

We extrapolate backwards and say the galaxy is up here.

Na podstawie tego, co widzimy, założymy, że u góry.

Is there any other ray of light

Jak jeszcze może popłynąć ten promień?

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

Jak jeszcze może popłynąć ten promień?

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

Pokazujecie, że dołem.

So a ray of light could go down, be bent

Promień płynie dołem, zakrzywia się,

up into the observer's eye,

Promień płynie dołem, zakrzywia się,

and the observer sees a ray of light here.

obserwator widzi galaktykę.

Now, take into account the fact that we live in

Pamiętajmy, że kosmos to przestrzeń trójwymiarowa.

a three-dimensional universe, OK,

Pamiętajmy, że kosmos to przestrzeń trójwymiarowa.

a three-dimensional space.

Pamiętajmy, że kosmos to przestrzeń trójwymiarowa.

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

Jak inaczej może płynąć światło?

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

Droga promieni ma formę stożka.

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

Gromada zakrzywia drogę światła do postaci stożka.

that will all be bent by that cluster

Gromada zakrzywia drogę światła do postaci stożka.

and make it into the observer's eye.

Światło dociera do obserwatora.

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

Jak oko odbiera taki stożek?

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

Widoczny będzie okrąg, tzw. pierścień Einsteina.

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

Będzie to idealny okrąg tylko jeśli droga światła

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

będzie linią prostą.

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

Jeśli nie, obraz będzie inny.

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

Możecie to sprawdzić w praktyce wieczorem, podczas bankietu.

to figure out what that image will look like.

Możecie to sprawdzić w praktyce wieczorem, podczas bankietu.

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

Okazuje się, że istnieją soczewki szklane,

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

które pomagają zrozumieć efekt soczewkowania grawitacyjnego.

We call this gravitational lensing.

które pomagają zrozumieć efekt soczewkowania grawitacyjnego.

And so, this is your instrument, OK.

Oto wasz instrument badawczy.

(Laughter).

(Śmiech)

But ignore the top part.

Ale tylko podstawka!

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

Zapomnijcie o reszcie.

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

Kiedy zbije mi się kieliszek, nie wyrzucam podstawki.

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

Kiedy zbije mi się kieliszek, nie wyrzucam podstawki.

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

Przerabiam ją w soczewkę grawitacyjną.

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

Ma odpowiedni kształt.

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

Można użyć serwetki...

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

Jako fizyk, wolę papier milimetrowy! (Śmiech)

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

Kółko będzie naszą galaktyką.

And now put the lens over the galaxy,

Po zakryciu "galaktyki" soczewką

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

widzimy pierścień Einsteina.

Now, move the base off to the side,

Po przesunięciu soczewki pierścień zmieni się w łuki.

and the ring will split up into arcs, OK.

Po przesunięciu soczewki pierścień zmieni się w łuki.

And you can put it on top of any image.

Tak działa soczewkowanie.

On the graph paper, you can see

Linie na papierze są zakrzywione.

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

Linie na papierze są zakrzywione.

And again, this is a kind of an accurate model

To znakomity model soczewkowania grawitacyjnego.

of what happens with the gravitational lensing.

To znakomity model soczewkowania grawitacyjnego.

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

Czy coś takiego widzimy na niebie?

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

Czy patrząc na gromadę galaktyk widzimy łuki?

And the answer is yes.

Odpowiedź brzmi: tak.

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

Jak wiele poprzednich, ten obraz pochodzi z teleskopu Hubble'a.

Many of the images you are seeing

Jak wiele poprzednich, ten obraz pochodzi z teleskopu Hubble'a.

are earlier from the Hubble Space Telescope.

Jak wiele poprzednich, ten obraz pochodzi z teleskopu Hubble'a.

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

Galaktyki złotego koloru należą do gromady.

those are the galaxies in the cluster.

Galaktyki złotego koloru należą do gromady.

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

Są zanurzone w morzu ciemnej materii, zakrzywiają światło.

that are causing the bending of the light

Są zanurzone w morzu ciemnej materii, zakrzywiają światło.

to cause these optical illusions, or mirages, practically,

Powstają miraże galaktyk znajdujących się w tle.

of the background galaxies.

Powstają miraże galaktyk znajdujących się w tle.

So the streaks that you see, all these streaks,

Widoczne tu smugi to zniekształcone obrazy

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

galaktyk, które znajdują się o wiele dalej.

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

Na podstawie takich zniekształceń

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

możemy obliczyć, ile masy powinna mieć gromada.

there must be in this cluster.

możemy obliczyć, ile masy powinna mieć gromada.

And it's an enormous amount of mass.

To ogromna masa.

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

Poza tym łuki nie otaczają pojedynczych galaktyk,

that these arcs are not centered on individual galaxies.

Poza tym łuki nie otaczają pojedynczych galaktyk,

They are centered on some more spread out structure,

ale większą strukturę.

and that is the dark matter

To chmura ciemnej materii, w której znajduje się gromada.

in which the cluster is embedded, OK.

To chmura ciemnej materii, w której znajduje się gromada.

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

Oto wizualny objaw istnienia ciemnej materii.

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

Oto wizualny objaw istnienia ciemnej materii.

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

Teraz szybkie podsumowanie.

So the evidence that we have

Wiemy, że jedna czwarta wszechświata to ciemna materia,

that a quarter of the universe is dark matter --

Wiemy, że jedna czwarta wszechświata to ciemna materia,

this gravitationally attracting stuff --

ponieważ prędkość krążenia gwiazd w galaktykach jest większa,

is that galaxies, the speed with which stars orbiting galaxies

ponieważ prędkość krążenia gwiazd w galaktykach jest większa,

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

niż wynikałoby z masy zwykłej materii.

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

To samo sugeruje prędkość galaktyk w gromadzie.

it must be embedded in dark matter.

To samo sugeruje prędkość galaktyk w gromadzie.

And we see these gravitational lensing effects, these distortions

Efekty soczewkowania grawitacyjnego również pokazują,

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

że gromady zanurzone są w ciemnej materii.

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

Teraz zajmijmy się ciemną energią.

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

Dowody istnienia ciemnej energii oparte są na zjawisku,

that Stephen Hawking referred to in the previous session.

o którym wspomniał w wykładzie prof. Hawking.

And that is the fact that space itself is expanding.

Chodzi o rozszerzanie się wszechświata.

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

Wyobraźmy sobie fragment nieskończonego wszechświata.

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

To 4 galaktyki spiralne.

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

Dodamy siatkę, na której każdy odcinek to jednostka pomiaru.

so every line on here corresponds to a tape measure,

Dodamy siatkę, na której każdy odcinek to jednostka pomiaru.

horizontal or vertical, for measuring where things are.

Umożliwi nam to określenie pozycji.

If you could do this, what you would find

Z każdym dniem, rokiem, miliardem lat,

that with each passing day, each passing year,

Z każdym dniem, rokiem, miliardem lat,

each passing billions of years, OK,

odległość między galaktykami będzie rosnąć.

the distance between galaxies is getting greater.

odległość między galaktykami będzie rosnąć.

And it's not because galaxies are moving

Nie dlatego, że oddalają się one od siebie w przestrzeni,

away from each other through space.

Nie dlatego, że oddalają się one od siebie w przestrzeni,

They're not necessarily moving through space.

Nie dlatego, że oddalają się one od siebie w przestrzeni,

They're moving away from each other

ale dlatego, że rośnie sama przestrzeń.

because space itself is getting bigger, OK.

Ale dlatego, że rośnie sama przestrzeń.

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

Zjawisko to nazywamy rozszerzaniem się wszechświata.

So they're moving further apart.

Zjawisko to nazywamy rozszerzaniem się wszechświata.

Now, what Stephen Hawking mentioned, as well,

Stephen Hawking mówił też dzisiaj,

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

że po Wielkim Wybuchu przestrzeń rozszerzała się bardzo szybko.

But because gravitationally attracting matter

Ponieważ w przestrzeni istnieje grawitacyjnie aktywna materia,

is embedded in this space,

Ponieważ w przestrzeni istnieje grawitacyjnie aktywna materia,

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

proces rozszerzania się zwalnia.

So the expansion slows down with time.

Zwalnia ekspansja przestrzeni.

So, in the last century, OK, people debated

W XX wieku zastanawiano się, czy ekspansja potrwa w nieskończoność,

about whether this expansion of space would continue forever;

W XX wieku zastanawiano się, czy ekspansja potrwa w nieskończoność,

whether it would slow down, you know,

czy zacznie zwalniać, ale potrwa wiecznie.

will be slowing down, but continue forever;

Czy zacznie zwalniać, ale potrwa wiecznie.

slow down and stop, asymptotically stop;

Zatrzyma się w sensie asymptotycznym?

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

A może przestrzeń przestanie się rozszerzać, a zacznie kurczyć?

So a little over a decade ago,

Około dziesięć lat temu

two groups of physicists and astronomers

dwa zespoły fizyków i astronomów

set out to measure the rate at which

obliczyły, w jakim tempie spada prędkość ekspansji przestrzeni.

the expansion of space was slowing down, OK.

obliczyły, w jakim tempie spada prędkość ekspansji przestrzeni.

By how much less is it expanding today,

Porównano obecną prędkość z wartościami sprzed miliardów lat.

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

Porównano obecną prędkość z wartościami sprzed miliardów lat.

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

Badania te przyniosły zaskakujące rezultaty.

was that space is expanding at a faster rate today

Okazało się, że obecna prędkość rozszerzania się przestrzeni

than it was a few billion years ago, OK.

jest wyższa, niż kilka miliardów temu.

So the expansion of space is actually speeding up.

Ekspansja wszechświata przyśpiesza!

This was a completely surprising result.

To zaskakujące odkrycie.

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

Nie ma teorii, która przekonywująco wyjaśniałaby to zjawisko.

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

Nikt nie przewidział takiego odkrycia.

It was the opposite of what was expected.

Miało być odwrotnie!

So we need something to be able to explain that.

Jak to wyjaśnić?

Now it turns out, in the mathematics,

Matematycznie składnik ten możemy ująć jako energię.

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

Matematycznie składnik ten możemy ująć jako energię.

but it's a completely different type of energy

Inną, niż dotychczas znane w fizyce.

from anything we've ever seen before.

Inną, niż dotychczas znane w fizyce.

We call it dark energy,

Nazywamy ją ciemną energią.

and it has this effect of causing space to expand.

To ona odpowiada za rozszerzanie się przestrzeni.

But we don't have a good motivation

Na razie nie mamy jeszcze podstaw, by zakładać jej istnienie.

for putting it in there at this point, OK.

Na razie nie mamy jeszcze podstaw, by zakładać jej istnienie.

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

Nie wiadomo, czy jest to element potrzebny.

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

Chciałabym podkreślić, że ciemna materia i energia

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

to dwie zupełnie różne rzeczy.

are completely different things, OK.

to dwie zupełnie różne rzeczy.

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

Dwie różne zagadki wszechświata, a każda z nich ma inne oddziaływanie.

and they have very different effects.

Dwie różne zagadki wszechświata, a każda z nich ma inne oddziaływanie.

Dark matter, because it gravitationally attracts,

Oddziaływanie grawitacyjne ciemnej materii

it tends to encourage the growth of structure, OK.

prowadzi do narastania w kosmosie struktury.

So clusters of galaxies will tend to form,

Dzięki niemu powstają gromady galaktyk.

because of all this gravitational attraction.

Dzięki niemu powstają gromady galaktyk.

Dark energy, on the other hand,

Ciemna energia wywołuje rozrost przestrzeni między galaktykami.

is putting more and more space between the galaxies,

Ciemna energia wywołuje rozrost przestrzeni między galaktykami.

makes it, the gravitational attraction between them decrease,

Obniża oddziaływania grawitacyjne,

and so it impedes the growth of structure.

czyli przeciwdziała powstaniu struktury.

So by looking at things like clusters of galaxies,

Sposób, w jaki tworzą się gromady galaktyk,

and how they -- their number density,

Sposób, w jaki tworzą się gromady galaktyk,

how many there are as a function of time --

pokazuje nam, jak ciemna materia i energia

we can learn about how dark matter and dark energy

konkurują między sobą w procesie tworzenia się struktury.

compete against each other in structure forming.

konkurują między sobą w procesie tworzenia się struktury.

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

Jak mówiłam, nie istnieją żadne przesłanki,

you know, really persuasive argument for dark energy.

które posłużyłyby za dowód istnienia ciemnej energii.

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

Istnieje jednak wiele uzasadnionych argumentów

We have well-motivated candidates for the dark matter.

przemawiających za istnieniem ciemnej materii.

Now, what do I mean by well motivated?

Jak uzasadnionych?

I mean that we have mathematically consistent theories

Istnieją matematycznie spójne teorie

that were actually introduced

wprowadzone w celu wyjaśnienia całkowicie innych zjawisk.

to explain a completely different phenomenon, OK,

wprowadzone w celu wyjaśnienia całkowicie innych zjawisk.

things that I haven't even talked about,

wprowadzone w celu wyjaśnienia całkowicie innych zjawisk.

that each predict the existence

Każda przewiduje istnienie nowej, słabo oddziałującej cząstki.

of a very weakly interacting, new particle.

Każda przewiduje istnienie nowej, słabo oddziałującej cząstki.

So, this is exactly what you want in physics:

Do tego w fizyce dążymy!

where a prediction comes out of a mathematically consistent theory

Spójna matematycznie teoria przewiduje więcej, niż miała przewidzieć.

that was actually developed for something else.

Spójna matematycznie teoria przewiduje więcej, niż miała przewidzieć.

But we don't know if either of those

Ale która z wynikających z teorii cząstek to ciemna materia?

are actually the dark matter candidate, OK.

Ale która z wynikających z teorii cząstek to ciemna materia?

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

Może wszystkie, może żadna z nich.

Now, we look for these dark matter particles

Pamiętajmy, że cząstki ciemnej materii są wszędzie.

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

Pamiętajmy, że cząstki ciemnej materii są wszędzie.

and they didn't come in the door.

Nawet w tej sali.

They just pass through anything.

Nawet w tej sali.

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

Tak słabo oddziałują, że przenikają przez ziemię, ściany...

they're so non-interacting.

Tak słabo oddziałują, że przenikają przez ziemię, ściany...

So one way to look for them is to build detectors

Możemy zbudować detektor, który będzie na nie czuły.

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

Możemy zbudować detektor, który będzie na nie czuły.

So a crystal that will ring if that happens.

Kryształ w nim zareaguje na cząsteczki.

So one of my colleagues up the road and his collaborators

Zespół mojego kolegi zbudował taki detektor.

have built such a detector.

Zespół mojego kolegi zbudował taki detektor.

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

Znajduje się on głęboko pod ziemią,

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

w kopalni żelaza w Minnesocie.

announced the most sensitive results so far.

Na razie pozwoliło to określić,

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

w jakich granicach mieszczą się

and the interaction strength of these dark matter particles are.

masa i siła oddziaływania cząstek ciemnej materii.

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

W tym roku zostanie wystrzelony teleskop orbitalny.

and it will look towards the middle of the galaxy,

Ma za zadanie wykryć anihilację

to see if we can see dark matter particles annihilating

cząstek ciemnej materii i wydzielane przy niej promieniowanie gamma.

and producing gamma rays that could be detected with this.

cząstek ciemnej materii i wydzielane przy niej promieniowanie gamma.

The Large Hadron Collider, a particle physics accelerator,

W tym roku startuje Wielki Zderzacz Hadronów.

that we'll be turning on later this year.

W tym roku startuje Wielki Zderzacz Hadronów.

It is possible that dark matter particles might be produced

Możliwe, że powstaną w nim cząsteczki ciemnej materii.

at the Large Hadron Collider.

Możliwe, że powstaną w nim cząsteczki ciemnej materii.

Now, because they are so non-interactive,

Ponieważ tak słabo oddziałują, umkną detektorom,

they will actually escape the detector,

Ponieważ tak słabo oddziałują, umkną detektorom,

so their signature will be missing energy, OK.

ale zauważymy brak oczekiwanej energii.

Now, unfortunately, there is a lot of new physics

Niestety najnowsze teorie opisują

whose signature could be missing energy,

wiele innych zjawisk, gdzie pojawia się brak energii.

so it will be hard to tell the difference.

wiele innych zjawisk, gdzie pojawia się brak energii.

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

Istnieją także projekty teleskopów naziemnych,

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

które mają badać kwestie ciemnej materii i energii.

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

Są też trzy konkurencyjne projekty teleskopów kosmicznych.

that are in competition right now

Są też trzy konkurencyjne projekty teleskopów kosmicznych.

to be launched to investigate dark matter and dark energy.

Są też trzy konkurencyjne projekty teleskopów kosmicznych.

So in terms of the big questions:

Czym jest ciemna materia?

what is dark matter? What is dark energy?

Czym jest ciemna energia?

The big questions facing physics.

To wielkie pytania w fizyce.

And I'm sure you have lots of questions,

To wielkie pytania w fizyce.

which I very much look forward to addressing

A ja chętnie odpowiem

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

na wszystkie wasze pytania. Dziękuję.

(Applause)

(Brawa)