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

Traducător: Dănuț Vornicu Corector: Iosif Szenasi

Do you ever think about what would happen

V-ați gândit vreodată la ce s-ar întâmpla

if the world were a little bit different?

dacă lumea ar fi puțin diferită?

How your life would be different

Cum ar fi viața voastră diferită

if you were born 5,000 years from now

dacă v-ați fi născut acum 5.000 de ani

instead of today?

în loc de azi?

How history would be different

Cum ar fi diferită istoria

if the continents were at different latitudes

dacă continentele s-ar afla la latitudini diferite

or how life in the Solar system would have developed

sau cum s-ar fi dezvoltat viața în sistemul solar

if the Sun were 10 percent larger.

dacă Soarele ar fi cu 10 la sută mai mare?

Well, playing with these kinds of possibilities

Ei bine, jucându-mă cu aceste tipuri de posibilități

is what I get to do for a living

e ceea ce fac ca profesie,

but with the entire universe.

dar cu întregul univers.

I make model universes in a computer.

Fac modele de universuri într-un computer.

Digital universes that have different starting points

Universuri digitale care au puncte de pornire diferite

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

și sunt realizate din cantități diferite de diferite tipuri de materiale.

And then I compare these universes to our own

Și apoi compar aceste universuri cu al nostru

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

pentru a vedea din ce este făcut și cum a evoluat.

This process of testing models with measurements of the sky

Acest proces de testare a modelelor prin măsurători ale cerului

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

ne-a învățat enorm de multe despre universul nostru.

One of the strangest things we have learned

Unul din cele mai ciudate lucruri pe care le-am învățat

is that most of the material in the universe

este că cea mai mare parte a materiei din univers

is made of something entirely different than you and me.

este formată din ceva complet diferit de voi și mine.

But without it,

Dar fără ea,

the universe as we know it wouldn't exist.

universul așa cum îl cunoaștem nu ar exista.

Everything we can see with telescopes

Tot ce putem vedea cu telescoape

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

constituie aproximativ 15 la sută din masa totală a universului.

Everything else, 85 percent of it,

Restul, 85 la sută din ea,

doesn't emit or absorb light.

nu emite și nu absoarbe lumină.

We can't see it with our eyes,

Nu o putem vedea cu ochii noștri,

we can't detect it with radio waves

nu o putem detecta cu unde radio

or microwaves or any other kind of light.

sau microunde sau orice alt tip de lumină.

But we know it is there

Dar știm că este acolo

because of its influence on what we can see.

din cauza influenței ei asupra a ceea ce putem vedea.

It's a little bit like,

Este un pic ca și cum,

if you wanted to map the surface of our planet

ați vrea să cartografiați suprafața planetei

and everything on it

și totul de pe ea

using this picture of the Earth from space at night.

folosind această imagine a Pământului din spațiu noaptea.

You get some clues from where the light is,

Obțineți câteva indicii de acolo de unde este lumina,

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

dar sunt multe pe care nu le puteți vedea,

everything from people to mountain ranges.

totul, de la oameni la lanțuri montane.

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

Și trebuie să deduceți ce există din aceste indicii limitate.

We call this unseen stuff "dark matter."

Noi numim aceste lucruri nevăzute „materie întunecată”.

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

O mulțime de oameni au auzit despre materia întunecată,

but even if you have heard of it,

dar chiar dacă ați auzit,

it probably seems abstract,

probabil pare ceva abstract,

far away, probably even irrelevant.

îndepărtat, probabil chiar irelevant.

Well, the interesting thing is,

Ei bine, lucrul interesant

dark matter is all around us

e că materia întunecată e pretutindeni în jurul nostru

and probably right here.

și probabil chiar și aici.

In fact, dark matter particles

De fapt, particulele de materie întunecată

are probably going through your body right now

probabil că trec chiar acum prin corpul vostru

as you sit in this room.

în timp ce stați în această cameră.

Because we are on Earth

Pentru că suntem pe Pământ

and Earth is spinning around the Sun,

iar Pământul se învârte în jurul Soarelui,

and the Sun is hurtling through our galaxy

iar Soarele se rotește prin galaxia noastră

at about half a million miles per hour.

cu aproximativ 820.000 Km pe oră.

But dark matter doesn't bump into us,

Dar materia întunecată nu intră în noi,

it just goes right through us.

pur și simplu trece prin noi.

So how do we figure out more about this?

Deci cum aflăm mai multe despre ea?

What is it,

Ce este,

și ce legătură are cu existența noastră?

and what does it have to do with our existence?

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

Ei bine, pentru a ne da seama cum am ajuns să existăm,

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

trebuie mai întâi să înțelegem cum a apărut galaxia noastră.

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

Aceasta este o imagine a galaxiei noastre, Calea Lactee, astăzi.

What did it look like 10 billion years in the past

Cum arăta acum 10 miliarde de ani,

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

sau cum va arăta peste 10 miliarde de ani?

What about the stories

Dar poveștile

of the hundreds of millions of other galaxies

despre sutele de milioane de alte galaxii

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

pe care deja le-am cartografiat prin cercetări ample ale cerului?

How would their histories be different

Cum ar fi diferite istoriile lor

if the universe was made of something else

dacă universul era făcut din altceva

or if there was more or less matter in it?

sau dacă era mai multă sau mai puțină materie în el?

So the interesting thing about these model universes

Deci, lucrul interesant despre aceste modele de universuri

is that they allow us to test these possibilities.

este că ne permit să testăm aceste posibilități.

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

Să revenim la primul moment al universului

just a fraction of a second after the big bang.

la doar o fracțiune de secundă după Big Bang.

In this first moment,

În acest prim moment,

there was no matter at all.

nu era deloc materie.

The universe was expanding very fast.

Universul se extindea foarte repede.

And quantum mechanics tells us

Și mecanica cuantică ne spune

that matter is being created and destroyed

că materie este creată și distrusă

all the time, in every moment.

tot timpul, în fiecare clipă.

At this time, the universe was expanding so fast

În acest moment, universul se extindea atât de repede

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

încât materia ce a fost creată nu putea fi distrusă.

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

Astfel, credem că toată materia a fost creată în această perioadă.

Both the dark matter

Atât materia întunecată

and the regular matter that makes up you and me.

cât și materia obișnuită care ne compune pe voi și pe mine.

Now, let's go a little bit further

Acum, să mergem un pic mai departe

to a time after the matter was created,

undeva după crearea materiei,

after protons and neutrons formed,

după formarea protonilor și neutronilor,

after hydrogen formed,

după formarea hidrogenului,

about 400,000 years after the big bang.

la aproximativ 400.000 de ani după Big Bang.

The universe was hot and dense and really smooth

Universul era cald și dens și cu foarte neted,

but not perfectly smooth.

dar nu perfect neted.

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

Această imagine, realizată cu un telescop spațial numit satelitul Planck,

shows us the temperature of the universe

ne arată temperatura universului

in all directions.

în toate direcțiile.

And what we see

Și ceea ce vedem

is that there were places that were a little bit hotter

este că erau locuri puțin mai calde

and denser than others.

și mai dense decât altele.

The spots in this image

Petele din această imagine

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

sunt locurile unde au existat mai multă sau mai puțin masă în universul timpuriu.

Those spots got big because of gravity.

Aceste locuri s-au mărit din cauza gravitației.

The universe was expanding and getting less dense overall

Universul s-a extins și a devenit tot mai puțin dens

over the last 13.8 billion years.

în ultimii 13,8 miliarde de ani.

But gravity worked hard in those spots

Dar gravitația a muncit din greu în acele locuri

where there was a little bit more mass

unde era ceva mai multă masă

and pulled more and more mass into those regions.

și a tras tot mai multă masă în acele regiuni.

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

Toate acestea sunt cam greu de imaginat,

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

deci permiteți-mi să vă arăt despre ce vorbesc.

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

Modelele pe calculator ce le-am menționat ne permit să testăm aceste idei,

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

deci să aruncăm o privire asupra unuia din ele.

This movie, made by my research group,

Acest film, realizat de grupul meu de cercetare,

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

ne arată ce s-a întâmplat cu universul după primele sale momente.

You see the universe started out pretty smooth,

Vedeți că universul a început destul de neted,

but there were some regions

dar existau unele regiuni

where there was a little bit more material.

unde era ceva mai mult material.

Gravity turned on and brought more and more mass

Gravitația a adus tot mai multă masă

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

în acele locuri care au început cu un pic în plus.

Over time,

În timp,

you get enough stuff in one place

s-au adunat suficiente lucruri într-un singur loc

that the hydrogen gas,

încât gazul de hidrogen,

which was initially well mixed with the dark matter,

care a fost inițial bine amestecat cu materia întunecată,

starts to separate from it,

începe să se despartă de ea,

cool down, form stars,

să se răcească, să formeze stele,

and you get a small galaxy.

și obțineți o mică galaxie.

Over time, over billions and billions of years,

De-a lungul timpului, peste miliarde și miliarde de ani,

those small galaxies crash into each other

acele mici galaxii se ciocnesc unele în altele

and merge and grow to become larger galaxies,

se unesc și cresc pentru a deveni galaxii mai mari,

like our own galaxy, the Milky Way.

cum este galaxia noastră, Calea Lactee.

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

Ce se întâmplă dacă nu ai materie întunecată?

If you don't have dark matter,

Dacă nu ai materie întunecată,

those spots never get clumpy enough.

acele pete nu devin niciodată destul de dense.

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

S-a dovedit că ai nevoie de cel puțin un milion de ori masa Soarelui

in one dense region,

într-o regiune densă,

before you can start forming stars.

înainte să poată începe formarea stelelor.

And without dark matter,

Și fără materie întunecată,

you never get enough stuff in one place.

nu obții niciodată destule lucruri într-un singur loc.

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

Aici ne uităm la două universuri unul lângă celălalt.

In one of them you can see

În unul dintre ele puteți vedea

that things get clumpy quickly.

că lucrurile se aglomerează repede.

In that universe,

În acel univers,

it's really easy to form galaxies.

este foarte ușor să se formeze galaxii.

In the other universe,

În celălalt univers,

the things that start out like small clumps,

lucrurile care încep ca mici conglomerate,

they just stay really small.

rămân foarte mici.

Not very much happens.

Nu se întâmplă foarte multe.

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

În acel univers, nu veți obține o galaxie ca a noastră.

Or any other galaxy.

Sau orice altă galaxie.

You wouldn't get the Milky Way,

Nu veți obține Calea Lactee,

you wouldn't get the Sun,

nu veți obține Soarele,

you wouldn't get us.

nu ne veți obține pe noi.

We just couldn't exist in that universe.

Pur și simplu nu puteam exista în acel univers.

OK, so this crazy stuff, dark matter,

OK, deci chestia asta nebună, materia întunecată,

it's most of the mass in the universe,

este cea mai mare parte a masei universului,

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

trece prin noi chiar acum, nu am fi aici fără ea.

What is it?

Ce este ea?

Well, we have no idea.

Ei bine, habar n-avem.

(Laughter)

(Râsete)

But we have a lot of educated guesses,

Dar avem multe presupuneri,

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

și o mulțime de idei pentru a afla mai multe.

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

Deci, majoritatea fizicienilor consideră că materia întunecată este o particulă,

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

similară în multe privințe particulelor subatomice pe care le știm,

like protons and neutrons and electrons.

ca protonii, neutronii și electronii.

Whatever it is,

Orice ar fi,

it behaves very similarly with respect to gravity.

se comportă foarte similar în ceea ce privește gravitația.

But it doesn't emit or absorb light,

Dar nu emite și nu absoarbe lumină,

and it goes right through normal matter,

și trece direct prin materia normală,

as if it wasn't even there.

de parcă nici măcar nu există.

We'd like to know what particle it is.

Am dori să știm despre ce particulă este vorba.

For example, how heavy is it?

De exemplu, cât de grea este?

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

Sau, se întâmplă ceva dacă interacționează cu materia normală?

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

Fizicienii au multe idei grozave pentru ceea ce ar putea fi,

they're very creative.

sunt foarte creativi.

But it's really hard,

Dar este foarte greu,

because those ideas span a huge range.

deoarece aceste idei acoperă un domeniu uriaș.

It could be as small as the smallest subatomic particles,

Ar putea fi la fel de mici ca cele mai mici particule subatomice,

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

sau ar putea fi la fel de mari ca masa a 100 de Sori.

So, how do we figure out what it is?

Deci, cum ne dăm seama ce este?

Well, physicists and astronomers

Ei bine, fizicienii și astronomii

have a lot of ways to look for dark matter.

au o mulțime de moduri de a căuta materia întunecată.

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

Unul dintre lucrurile pe care le facem este construirea de detectoare sensibile

in deep underground mines,

în minele subterane adânci,

waiting for the possibility

așteptând posibilitatea

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

ca o particulă de materie întunecată, care trece prin noi și prin Pământ,

would hit a denser material

va lovi un material mai dens

and leave behind some trace of its passage.

și va lăsa în urmă câteva dovezi ale trecerii sale.

We're looking for dark matter in the sky,

Căutăm materie întunecată în cer,

în ideea că particulele de materie întunecată

for the possibility that dark matter particles

would crash into each other

s-ar ciocni între ele

and create high-energy light that we could see

și ar crea lumină de mare energie pe care am putea să o vedem

with special gamma-ray telescopes.

cu telescoape speciale cu raze gamma.

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

Încercăm chiar să facem materie întunecată aici pe Pământ,

by smashing particles together and looking for what happens,

zdrobind particule și cercetând ce se întâmplă,

using the Large Hadron Collider in Switzerland.

folosind Acceleratorul de Particule din Elveția.

Now, so far,

Până acum,

all of these experiments have taught us a lot

toate aceste experimente ne-au învățat multe

about what dark matter isn't

despre ceea ce nu este materia întunecată.

(Laughter)

(Râsete)

but not yet what it is.

Dar nu încă despre ce este.

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

Au existat idei foarte bune despre ce ar putea fi materia întunecată,

that these experiments would have seen.

pe care aceste experimente le-ar fi văzut.

And they didn't see them yet,

Dar nu le-au văzut încă,

so we have to keep looking and thinking harder.

deci trebuie să continuăm să privim și să ne gândim mai intens.

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

Un alt mod de a obține un indiciu despre ceea ce este materia întunecată

is to study galaxies.

este studierea galaxiilor.

We already talked about

Am vorbit deja

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

cum galaxia noastră și multe alte galaxii nici măcar nu ar fi existat

without dark matter.

fără materia întunecată.

Those models also make predictions

Aceste modele fac, de asemenea, previziuni

for many other things about galaxies:

pentru multe alte lucruri despre galaxii:

How they're distributed in the universe,

cum sunt distribuite în univers,

how they move,

cum se mișcă,

how they evolve over time.

cum evoluează în timp.

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

Și putem testa aceste predicții prin observații ale cerului.

So let me just give you two examples

Permiteți-mi să vă dau doar două exemple

of these kinds of measurements we can make with galaxies.

despre aceste tipuri de măsurători pe care le putem face cu galaxiile.

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

Primul este că putem realiza hărți ale universului cu galaxii.

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

Fac parte dintr-un sondaj denumit Dark Energy Survey,

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

ce a realizat cea mai mare hartă a universului de până acum.

We measured the positions and shapes of 100 million galaxies

Am măsurat pozițiile și formele a 100 de milioane de galaxii

over one-eighth of the sky.

din peste o optime din cer.

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

Iar această hartă ne arată toată materia din această regiune a cerului,

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

care este dedusă din lumina distorsionată de la aceste 100 de milioane de galaxii.

The light distorted from all of the matter

Lumină distorsionată de toată materia

that was between those galaxies and us.

care era între acele galaxii și noi.

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

Gravitația materiei este suficient de puternică pentru a îndoi calea luminii.

And it gives us this image.

Și ne oferă această imagine.

So these kinds of maps

Deci, aceste tipuri de hărți

can tell us about how much dark matter there is,

ne pot spune despre câtă materie întunecată există,

they also tell us where it is

ne spun și unde este

and how it changes over time.

și cum se schimbă în timp.

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

Deci încercăm să aflăm din ce este făcut universul

on the very largest scales.

la cea mai mare scară.

It turns out that the tiniest galaxies in the universe

Se dovedește că cele mai mici galaxii din univers

provide some of the best clues.

oferă unele din cele mai bune indicii.

So why is that?

Deci de ce este așa?

Here are two example simulated universes

Iată două exemple de universuri simulate

with two different kinds of dark matter.

cu două feluri diferite de materie întunecată.

Both of these pictures are showing you a region

Ambele imagini vă arată o regiune

around a galaxy like the Milky Way.

din jurul unei galaxii precum Calea Lactee.

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

Și puteți vedea că există multe alte materiale în jurul ei,

little small clumps.

mici aglomerări.

Now, in the image on the right,

În imaginea din dreapta,

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

particulele de materie întunecată se mișcă mai lent decât cele din stânga.

If those dark matter particles are moving really fast,

Dacă acele particule de materie întunecată se mișcă foarte repede,

then the gravity in small clumps is not strong enough

atunci gravitația din grupurile mici nu este destul de puternică

to slow those fast particles down.

pentru a încetini acele particule rapide.

And they keep going.

Și ele continuă.

They never collapse into these small clumps.

Nu se prăbușesc niciodată în aceste mici aglomerări.

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

Deci, se formează mai puține decât în universul din dreapta.

If you don't have those small clumps,

Dacă nu aveți acele mici grupuri,

then you get fewer small galaxies.

atunci obțineți mai puține galaxii mici.

Dacă priviți cerul din emisfera sudică,

If you look up at the southern sky,

you can actually see two of these small galaxies,

puteți vedea două dintre aceste mici galaxii,

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

cea mai mare dintre micile galaxii care orbitează Calea noastră Lactee,

the Large Magellanic Cloud and the Small Magellanic Cloud.

Marele Nor Magelan și Micul Nor Magelan.

In the last several years,

În ultimii câțiva ani,

we have detected a whole bunch more even smaller galaxies.

am detectat o mulțime de galaxii chiar și mai mici.

This is an example of one of them

Aceasta este un exemplu al uneia din ele

that we detected with the same dark energy survey

pe care am detectat-o cu același observare a energiei întunecate

that we used to make maps of the universe.

cu care am făcut hărțile universului.

These really small galaxies,

Aceste mici galaxii,

some of them are extremely small.

unele dintre ele sunt extrem de mici.

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

Unele dintre ele au doar câteva sute de stele,

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

comparativ cu cele câteva sute de miliarde de stele din Calea Lactee.

So that makes them really hard to find.

Așa că asta le face cu adevărat greu de găsit.

But in the last decade,

Dar în ultimul deceniu,

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

am găsit o mulțime altele.

We now know of 60 of these tiny galaxies

Știm acum 60 de mici galaxii

that are orbiting our own Milky Way.

care orbitează propria noastră Cale Lactee.

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

Și aceste mici galaxii sunt un indiciu important al materiei întunecate.

Because just the existence of these galaxies tells us

Pentru că doar existența acestor galaxii ne spune

that dark matter can't be moving very fast,

că materia întunecată nu se poate mișca foarte repede,

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

și nu se poate întâmpla mare lucru atunci când intră în materia normală.

In the next several years,

În următorii câțiva ani,

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

vom face hărți mult mai precise ale cerului.

And those will help refine our movies

Iar acestea ne vor ajuta la rafinarea filmelor noastre

of the whole universe and the entire galaxy.

despre întregul univers și despre toată galaxia.

Physicists are also making new, more sensitive experiments

Fizicienii fac de asemenea, noi experimente mai sensibile,

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

încercând să prindă vreun semn al materiei întunecate în laboratoare.

Dark matter is still a huge mystery.

Materia întunecată este încă un mister uriaș.

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

Dar este un moment foarte interesant pentru a lucra la el.

We have really clear evidence it exists.

Avem dovezi clare că există.

From the scale of the smallest galaxies

De la scara celor mai mici galaxii

to the scale of the whole universe.

la scara întregului univers.

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

O vom găsi și ne vom da seama ce este?

I have no idea.

Nu am nicio idee.

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

Dar va fi foarte distractiv să aflăm.

We have a lot of possibilities for discovery,

Avem o mulțime de posibilități de descoperire,

and we definitely will learn more about what it is doing

și cu siguranță vom afla mai multe despre ceea ce face

and about what it isn't.

și despre ce nu este.

Regardless of whether we find that particle anytime soon,

Indiferent dacă vom găsi particula în curând,

I hope I have convinced you

sper că v-am convins

that this mystery is actually really close to home.

că acest mister este de fapt foarte aproape de casă.

The search for dark matter

Căutarea materiei întunecate

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

poate fi cheia unei înțelegeri cu totul noi a fizicii

and our place in the universe.

și a locului nostru în univers.

Thank you.

Vă mulțumesc!

(Applause)

(Aplauze)