Patricia Burchat: Shedding light on dark matter

Translator: Kelwalin Dhanasarnsombut Reviewer: Martin Venzky-Stalling

As a particle physicist, I study the elementary particles

ในฐานะนักฟิสิกส์อนุภาค ฉันศึกษาองค์ประกอบของอนุภาค

and how they interact on the most fundamental level.

และการที่มันมีปฏิสัมพันธ์ต่อกันในระดับมูลฐาน

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

งานวิจัยส่วนใหญ่ในหน้าที่การงานของฉัน ฉันได้ใช้ตัวเร่ง

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

อย่างเช่น ตัวเร่งอิเล็กตรอน ที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด ที่ห่างไปไม่ไกล

to study things on the smallest scale.

เพื่อศึกษาสิ่งที่มีขนาดเล็กที่สุด

But more recently, I've been turning my attention

แต่เมื่อไม่นานมานี้ ฉันได้เปลี่ยนความสนใจ

to the universe on the largest scale.

ไปยังจักรวาลในระดับใหญ่ที่สุด

Because, as I'll explain to you,

ฉันกำลังจะอธิบายให้คุณฟังว่ามันเป็นเพราะ

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

คำถามเกี่ยวกับระดับที่เล็กที่สุดและใหญ่ที่สุด แท้จริงแล้วเกี่ยวข้องกันมาก

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

ฉะนั้น ฉันจะเล่าให้คุณฟังเกี่ยวกับ แนวคิดที่มีต่อจักรวาลในศตวรรษที่ 21

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

ว่ามันประกอบด้วยอะไร และคำถามใหญ่ของวิทยาศาสตร์กายภาพ --

at least some of the big questions.

อย่างน้อยก็บางส่วนของคำถามเหล่านั้น

So, recently, we have realized

ไม่นานมานี้ เราได้รู้ว่า

that the ordinary matter in the universe --

สสารทั่วไปในจักรวาล --

and by ordinary matter, I mean you, me,

และที่ว่าทั่วไป ฉันหมายถึง คุณ ฉัน

the planets, the stars, the galaxies --

ดาวเคราะห์ ดาวฤกษ์ กาแล็กซี่ --

the ordinary matter makes up only a few percent

สสารทั่วไปเป็นส่วนประกอบ ของเพียบไม่กี่เปอร์เซ็นต์

of the content of the universe.

ของจักรวาล

Almost a quarter, or approximately a quarter

กว่าหนึ่งในสี่ หรือประมาณหนึ่งในสี่

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

ของสสารในจักรวาล คือสิ่งที่มองไม่เห็น

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

คำว่ามองไม่เห็นในที่นี้ ฉันหมายถึง มันไม่ดูดกลืนในช่วงแม่เหล็กอิเล็กตรอน

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

มันไม่เปล่งช่วงแม่เหล็กอิเล็กตรอน มันไม่สะท้อน

It doesn't interact with the electromagnetic spectrum,

มันไม่มีปฏิสัมพันธ์กับช่วงแม่เหล็กอิเล็กตรอน

which is what we use to detect things.

ซึ่งเราใช้เพื่อตรวจจับสิ่งต่าง ๆ

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

มันไม่มีปฏิสัมพันธ์กับอะไรเลย แล้วเราจะรู้ได้อย่างไรว่ามันอยู่ที่นั่น

We know it's there by its gravitational effects.

เรารู้ว่ามันอยู่ตรงนั้นจากผลของแรงโน้มถ่วงของมัน

In fact, this dark matter dominates

อันที่จริง สสารมืดมีผลมาก

the gravitational effects in the universe on a large scale,

ต่อผลของแรงโน้มถ่วงในจักรวาลในระดับใหญ่

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

และฉันจะบอกคุณกเี่ยวกับหลักฐานเหล่านี้

What about the rest of the pie?

แล้วส่วนที่เหลือล่ะ

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

ส่วนที่เหลือเป็นสิ่งที่เป็นปริศนามาก เรียกว่า พลังงานมืด

More about that later, OK.

ฉันจะพูดถึงมันในอีกสักครู่นะคะ

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

ฉะนั้นตอนนี้ เรามาดูหลักฐานของสสารมืดกัน

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

ในกาแล็กซี่ โดยเฉพาะกาแล็กซี่แบบกงจักรแบบนี้

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

มวลของดาวส่วนใหญ่กระจุกตัว อยู่ตรงกลางกาแล็กซี่

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

มวลมหาศาลของดาวทุกดวงทำให้ดาวทั้งหลาย คงอยู่ในวงโคจรในกาแล็กซี่

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

ฉะนั้น เรามีดาวพวกนี้ วนอยู่รอบ ๆ วงกลมแบบนี้

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

อย่างที่คุณนึกออก แม้ว่าคุณจะรู้ฟิสิกส์ คุณคงพอนึกเอาได้ เอาล่ะ --

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

ดาวที่เข้าใกล้มวลที่อยู่ตรงกลาง จะหมุนด้วยควมเร็วสูง

than those that are further out here, OK.

กว่าพวกที่อยู่ห่างออกไป

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

ฉะนั้น สิ่งที่คุณอาจคิดก็คือ ถ้าคุณวัดความเร็วการโคจรของดาว

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

พวกมันที่อยู่ตรงขอบ ควรที่จะช้ากว่าพวกที่อยู่ทางด้านใน

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

อีกนัยหนึ่ง ถ้าเราวัดความเร็ว ในฐานะที่มันเป็นฟังก์ชันของระยะทาง --

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

ฉันสัญญาว่าจะให้คุณดูกราฟแค่ตอนนี้ค่ะ นะคะ --

we would expect that it goes down as the distance increases

เราอาจคาดว่า มันจะลดลงเมื่อระยะทางเพิ่มขึ้น

from the center of the galaxy.

จากศูนย์กลางของกาแล็กซี่

When those measurements are made,

เมื่อทำการวัดเหล่านั้น

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

กลายเป็นว่าเราจะพบว่าความเร็วเป็นค่าคงที่

as a function of distance.

ในฐานะที่มันเป็นฟังก์ชันของระยะทาง

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

ถ้ามันเป็นค่าคงที่ นั่นหมายความว่า ดาวที่อยู่ข้างนอกนั่น

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

กำลังรับรู้ถึงผลจากแรงโน้มถ่วงของสสาร ที่เรามองไม่เห็น

In fact, this galaxy and every other galaxy

อันที่จริง กาแล็กซี่นี้ และทุก ๆ กาแล็กซี่

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

เหมือนจะถูกกลบอยู่ในเมฆหมอก ของสสารมืดที่มองไม่เห็นนี้

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

และเมฆของสสารที่ว่านี้ เป็นทรงกลมมากกว่าตัวกาแล็กซี่เองเสียอีก

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

และมันขยายกว้างออกไปมากกว่ากาแล็กซี่

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

ฉะนั้น เราเห็นกาแล็กซี่และจดจ้องอยู่ที่มัน แต่ที่จริงแล้วมันคือเมฆของสสารมืด

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

ที่เป็นโครงสร้างและการพลวัตหลักของกาแล็คซี่

Galaxies themselves are not strewn randomly in space;

กาแล็กซี่เองไม่ได้กระจายอยู่ในอวกาศอย่างสุุ่ม

they tend to cluster.

พวกมันมักกระจุกตัว

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

และนี่คือตัวอย่างของกระจุกดาวที่เป็นที่รู้จักกันดี กระจุกดาวโคมา

And there are thousands of galaxies in this cluster.

และมีกาแล็กซี่มากมายหลายพันในกระจุกดาวนี้

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

พวกมันเป็นสีขาว ยุ่งเหยิง เป็นวงรี

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

ฉะนั้น กระจุกกาแล็กซี่ -- ที่เราถ่ายภาพเอาไว้ตรงนี้

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

เราถ่ายภาพในอีกทศวรรษหนึ่ง มันดูเหมือนกันเลย

But these galaxies are actually moving at extremely high speeds.

แต่กาแล็กซี่เหล่านี้ อันที่จริงแล้วมันเคลื่อนที่ ด้วยความเร็วที่สูงมาก

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

พวกมันเคลื่อนที่ไปรอบบ่อแรงดึงดูด ของกระจุกดาวนี้

So all of these galaxies are moving.

ฉะนั้น กาแล็กซี่เหล่านี้กำลังเคลื่อนที่

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

พวกเราวัดความเร็วของกาแล็กซี่เหล่านี้ ความเร็ววงโคจรของพวกมัน

and figure out how much mass is in this cluster.

และหาว่ากระจุกดาวนั้นมีมวลเท่าไร

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

และอีกครั้ง สิ่งที่เราพบก็คือ ในนั้นมีมวลมากกว่า

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

ที่จะเป็นแต่ของกาแล็กซี่ที่เรามองเห็น

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

หรือถ้าเรามองดูในอีกส่วน ของช่วงแม่เหล็กอิเล็กตรอน

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

เราเห็นว่ามีก๊าซมากมายในกระจุกดาวนี้ เช่นกัน

But that cannot account for the mass either.

แต่นั่นก็สามารถจะทำให้มันมีมวลมากขนาดนั้น

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

อันที่จริง มันมีมวลมากกว่าเป็นสิบเท่า

in the form of this invisible or dark matter

ที่อยู่รูปแบบของสิ่งที่มองไม่เห็น หรือสสารมืด

as there is in the ordinary matter, OK.

กว่าที่เป็นสสารธรรมดา

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

มันคงจะดี ถ้าเราสามารถเห็นสสารมืดนี้ ในแบบตรงไปตรงมาได้มากกว่านี้

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

ฉันเพิ่งจะเอาจุดสีฟ้าวางไว้ตรงนั้น

to try to remind you that it's there.

เพื่อพยายามบอกคุณว่ามันอยู่ตรงนั้น

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

เราสามารถเห็นมันด้วยตาเปล่าได้หรือไม่ ค่ะ เราทำได้

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

และให้ฉันเล่าให้คุณฟังว่าเราทำอย่างไร

So here's an observer:

นี่คือผู้สังเกตการณ์

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

มันอาจเป็นตา มันอาจเป็นกล้องโทรทรรศน์

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

และสมมติว่ามันจะมีกาแล็คซี่ในจักรวาล

How do we see that galaxy?

เรามองเห็นกาแล็กซี่นั่นได้อย่างไร

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

ลำแสงออกจากกาแล็กซี่และเดินทางข้ามจักรวาล

for perhaps billions of years

ซึ่งอาจใช้เวลาประมาณพันล้านปี

before it enters the telescope or your eye.

ก่อนที่มันจะเข้ามายังกล้องโทรทรรศน์ หรือตาของคุณ

Now, how do we deduce where the galaxy is?

ตอนนี้ เราจะรู้ได้อย่างไรว่ากาแล็กซี่อยู่ตรงไหน

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

ค่ะ เรารู้ได้จากทิศทางที่ลำแสงนั้นเดินทาง

as it enters our eye, right?

เมื่อมันเข้ามายังตาเรา ใช่ไหม

We say, the ray of light came this way;

เราบอกว่า ลำแสงมาจากทางนี้

the galaxy must be there, OK.

กาแล็กซี่จะต้องอยู่ตรงนั้น

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

ตอนนี้ สมมติฉันเอาใจกลางกระจุกดาว ของกาแล็กซี่เข้าไป --

and don't forget the dark matter, OK.

และอย่าลืมสสารมืดนะคะ

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

ทีนี้ ถ้าเราพิจารณาลำแสงต่าง ๆ ลำแสงหนึ่งเดินทางแบบนี้

we now need to take into account

ตอนนี้เราต้องพิจารณา

what Einstein predicted when he developed general relativity.

ถึงสิ่งที่ไอสไตน์คาดคะเนเอาเไว้ เมื่อเขาพัฒนาทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไป

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

และนั่นคือสนามความโน้มถ่วง เนื่องด้วยมวล

will deflect not only the trajectory of particles,

จะหักแหไม่ใช่แค่วิถีของอนุภาค

but will deflect light itself.

แต่จะหักเหแสงด้วย

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

ฉะนั้น ลำแสงจะต่อเนื่องกันไปไม่เป็นเส้นตรง

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

แต่จะเบนและสามารถตกลงมาที่ตาของเราได้

Where will this observer see the galaxy?

แล้วผู้สังเกตการณ์นี้เห็นกาแล็กซี่ที่ไหน

You can respond. Up, right?

คุณอาจถามแบบนั้นใช่ไหมคะ ด้านบน ใช่แล้ว

We extrapolate backwards and say the galaxy is up here.

เราอ้างย้อนกลับและบอกว่า กาแล็กซี่อยู่ตรงนี้

Is there any other ray of light

มีลำแสงอื่น

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

ที่อาจเข้ามายังตาของผู้สังเกต จากกาแล็กซี่นั้นอีกไหม

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

ใช่ ยอดเลย ฉันเห็นคนบอกว่าข้างล่าง

So a ray of light could go down, be bent

ฉะนั้นลำแสงอาจโค้งไปทางด้านล่าง

up into the observer's eye,

แล้วขึ้นมายังตาของผู้สังเกตการณ์

and the observer sees a ray of light here.

และผู้สังเกตการณ์เห็นลำแสงตรงนี้

Now, take into account the fact that we live in

ทีนี้ ลองคิดดูถึงข้อเท็จจริงว่า

a three-dimensional universe, OK,

เราอาศัยอยู่ในจักรวาลสามมิติ

a three-dimensional space.

อวกาศสามมิติ

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

จะลำแสงอื่น ๆ ที่เขามายังตาเราอีกไหม

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

ค่ะ ลำแสงจะวางตัวในลักษณะ -- ค่ะ อย่างไรคะ -- ใช่แล้ว แบบกรวย

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

ฉะนั้น มันมีลำแสง -- ลำแสงบนกรวย

that will all be bent by that cluster

ที่ทั่งหมดจะถูกทำให้โค้งโดยครัสเตอร์

and make it into the observer's eye.

และทำให้มันเข้าไปยังตาของผู้สังเกตการณ์

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

ถ้าหากมีลำแสงรูปกรวยเข้ามายังตาฉัน ฉันจะเห็นอะไร

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

วงกลม วงแหวน มันมีชื่อว่า วงแหวนไอสไตน์ ไอสไตน์เป็นผู้ทำนายมันเอาไว้

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

ทีนี้ มันจะเป็นวงแหวนสมบูรณ์ ถ้าหากแหล่งของตัวหักแห

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

และตาของเรา ในที่นี้ อยู่ในแนวเส้นตรงเดียวกัน

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

ถ้าพวกมันเบี้ยวจากกันไปเล็กน้อย พวกเราจะเห็นภาพที่ต่างออกไป

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

ทีนี้ ถ้าคุณสามารถทำการทดลองคืนนี้ได้

to figure out what that image will look like.

เพื่อค้นหาว่าคุณจะเห็นภาพแบบไหน

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

เพราะว่ากลายเป็นว่า มันมีเลนส์หลากหลายแบบ ที่เราสามารถใช้ได้

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

ที่มีทรงที่เหมาะต่อการสร้างผลลัพท์ต่าง ๆ

We call this gravitational lensing.

เราเรียกมันว่า การใช้เลนส์ความโน้มถ่วง

And so, this is your instrument, OK.

และนี่คืออุปกรณ์ของคุณ

(Laughter).

(เสียงหัวเราะ)

But ignore the top part.

แต่ไม่ต้องสนใจส่วนบนนะคะ

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

ฐานต่างหากที่เราต้องการให้คุณสนใจ

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

ฉะนั้น ที่บ้าน เมื่อใดที่เราทำแก้วไวน์แตก

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

ฉันจะเก็บส่วนฐาน และไปยังร้านตัดแก้ว

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

เพื่อให้ขัดมันออก และทำให้ได้เลนส์ความโน้มถ่วง

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

ฉะนั้น เราได้ของที่มีรูปทางตามต้องการ สำหรับทำเลนส์

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

และสิ่งต่อไปที่คุณต้องการในการทดลองนี้

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

คือผ้ากันเปื้อน ฉันมีกระดาษกราฟค่ะ -- พอดีว่าฉันเป็นนักฟิสิกส์ (เสียงหัวเราะ)

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

บนผ้ากันเปื้อน วาดกาแล็กซี่ของคุณไว้ตรงกลาง

And now put the lens over the galaxy,

และตอนนี้วางเลนส์ไว้บนกาแล็กซี่

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

และสิ่งที่คุณพบก็คือ คุณจะเห็นวงแหวน วงแหวนไอสไตน์

Now, move the base off to the side,

ทีนี้ เคลื่อนฐานออกไปทางด้านข้าง

and the ring will split up into arcs, OK.

และวงแหวนก็จะถูกแยกออกเป็นส่วนโค้ง

And you can put it on top of any image.

และคุณสามารถนำมันวางไว้เหนือภาพใดก็ได้

On the graph paper, you can see

บนกระดาษกราฟ คุณจะเห็น

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

ว่าเส้นต่าง ๆ บนกระดาษกราฟ ถูกทำให้ผิดรูปไปอย่างไร

And again, this is a kind of an accurate model

และอีกครั้ง สิ่งนี้เป็นตัวอย่างที่แม่นยำอย่างหนึ่ง

of what happens with the gravitational lensing.

ของสิ่งที่เกิดขึ้นจากการใช้เลนส์ความโน้มถ่วง

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

ค่ะ คำถามก็คือว่า เราเห็นสิ่งนี้ในท้องฟ้าหรือเปล่า

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

เราเห็นเส้นโค้งแบบนี้ที่เป็นครัสเตอร์ ในท้องฟ้า เมื่อเรามองขึ้นไปหรือเปล่า

And the answer is yes.

และคำตอบก็คือใช่

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

และนี่คือภาพจากกล้องโทรทัศน์อวกาศฮับเบิล

Many of the images you are seeing

ภาพมากมายที่คุณกำลังดูอยู่นี้

are earlier from the Hubble Space Telescope.

มาจากกล้องโทรทัศน์อวกาศฮัลเบิล

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

อยากแรกเลย กาแล็กซี่สีทองพวกนี้ --

those are the galaxies in the cluster.

พวกมันเป็นกาแล็กซี่ในครัสเตอร์

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

พวกมันคือกาแล็กซี่ที่ฝังตัวอยู่ในทะเลของสสารมืด

that are causing the bending of the light

ที่ทำให้เกิดการโค้งของแสง

to cause these optical illusions, or mirages, practically,

เพื่อทำให้เกิดภาพลวงตาหรือมิราจ

of the background galaxies.

ของกาแล็กซี่ที่อยู่ที่พื้นหลัง

So the streaks that you see, all these streaks,

ฉะนั้นเส้นที่คุณเห็นทั้งหมดนี้

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

อันที่จริงคือภาพที่ถูกทำให้บิดเบี้ยว ของกาแล็กซี่ที่อยู่ห่างออกไปมาก

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

ฉะนั้น สิ่งที่ทำได้ต่อจากนี้ ขึ้นอยู่กับว่ามีการทำให้เกิดการเบี้ยวนี้มากแค่ไหน

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

เราเห็นได้ในภาพเหล่านี้ เราสามารถคำนวณได้ว่ามีมวลเท่าไร

there must be in this cluster.

ที่อยู่ในครัสเตอร์นี้

And it's an enormous amount of mass.

และปริมาณที่มากมายของมวล

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

และยังนอกจากนี้ คุณยังบอกได้จากการมอง

that these arcs are not centered on individual galaxies.

ว่าโค้งเหล่านี้ไม่ได้มีจุดศูนย์กลาง อยู่ที่กาแล็กซี่ใดกาแล็กซี่หนึ่ง

They are centered on some more spread out structure,

พวกมันมีศูนย์กลางของโครงสร้างที่ใหญ่กว่านั้น

and that is the dark matter

และนั่นก็คือสสารมืด

in which the cluster is embedded, OK.

ซึ่งครัสเตอร์ฝังตัวอยู่

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

ฉะนั้น ที่คุณสามารถเข้าถึงได้มากที่สุด อย่างน้อย ๆ ก็คือการมอง

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

ผลลัพท์ของสสารมืดด้วยตาเปล่า

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

ค่ะ ลองมาทวนกันดูว่า พวกคุณตามทันกันหรือเปล่า

So the evidence that we have

หลักฐานที่เรามี

that a quarter of the universe is dark matter --

ว่าหนึ่งในสี่ของจักรวาลคือสสารมืด --

this gravitationally attracting stuff --

การมีปฏิสัมพันธ์เชิงความโน้มถ่วงต่าง ๆ --

is that galaxies, the speed with which stars orbiting galaxies

ว่ากาแล็กซี่ ความเร็วซึ่งดาวโคจรรอบกาแล็กซี่

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

มีมากเกินไป มันจะต้องมีสสารมืดอยู่ในนั้น

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

ความเร็วซึ่งกาแล็กซี่ภายในครัสเตอร์ กำลังโคตรมีมากเกินไป

it must be embedded in dark matter.

มันจะต้องมีสสารมืดอยู่ในนั้น

And we see these gravitational lensing effects, these distortions

และเราเห็นผลการใช้เลนส์ความโน้มถ่วง การทำให้เกิดการบิดเบี้ยว

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

ที่บอกว่า ครัสเตอร์ถูกฝังอยู่ในสสารมืด

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

เอาล่ะ ตอนนี้ ลองมาดูพลังงานมืดกัน

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

เพื่อที่จะเข้าใจหลักฐานจากพลังงานมืด เราต้องมาอภิปรายกันถึงบางสิ่งบางอย่าง

that Stephen Hawking referred to in the previous session.

ที่สตีเฟน ฮอว์คิง กล่าวถึงในช่วงก่อน

And that is the fact that space itself is expanding.

และมันเป็นความจริงที่อวกาศขยายตัว

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

ฉะนั้น ถ้าเราจินตนาการถึงส่วนหนึ่ง ของจักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุดของเรา --

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

และฉันได้พูดถึงกาแล็กซี่สี่มิติไปแล้ว เอาล่ะ --

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

และจินตนาการว่า คุณวางแถบวัดลงไป

so every line on here corresponds to a tape measure,

ฉะนั้น ทุกเส้นบนนี้เทียบได้กับเส้นวัด

horizontal or vertical, for measuring where things are.

ทางแนวตั้งหรือแนวนอน สำหรับการวัดว่าสิ่งนั้นอยู่ตรงไหน

If you could do this, what you would find

ถ้าคุณทำแบบนี้ได้ สิ่งที่คุณอาจพบ

that with each passing day, each passing year,

คือทุกวันที่ผ่านไป ทุกปีที่ผ่านไป

each passing billions of years, OK,

ทุกพันล้านปีที่ผ่านไป

the distance between galaxies is getting greater.

ระยะระหว่างกาแล็กซีมีมากขึ้น

And it's not because galaxies are moving

และมันไม่ใช่เพราะว่ากาแล็กซี่เคลื่อนที่

away from each other through space.

ออกจากกันและกันไปในอวกาศ

They're not necessarily moving through space.

พวกมันไม่จำเป็นต้องเคลื่อนที่ไปในอวกาศ

They're moving away from each other

พวกมันเคลื่อนที่ออกจากกัน

because space itself is getting bigger, OK.

เพราะว่าอวกาศเองที่มีขนาดใหญ่ขึ้น

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

นั้นคือความหมายของการขยายจักรวาลหรืออวกาศ

So they're moving further apart.

ฉะนั้น พวกมันเคลื่อนที่ออกจากกัน

Now, what Stephen Hawking mentioned, as well,

เอาล่ะ สิ่งที่สตีเฟน ฮอว์คิน กล่าวถึงเช่นกัน

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

คือหลังจากการเกิดบิ๊กแบง อวกาศขยายตัวออก ด้วยอัตราที่เร็วมาก

But because gravitationally attracting matter

แต่เพราะว่าสสารที่มีปฏิสัมพันธ์เชิงความโน้มถ่วง

is embedded in this space,

ถูกฝังตัวอยู่ในอวกาศ

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

มันน่าจะทำให้การขยายตัวของอวกาศช้าลง

So the expansion slows down with time.

การขยายตัวช้าลงเมื่อเวลาผ่านไป

So, in the last century, OK, people debated

ฉะนั้นในศตวรรษที่แล้ว เราถกเถียงกัน

about whether this expansion of space would continue forever;

ว่าการขยายตัวของอวกาศ จะเป็นอย่างนี้ต่อไปหรือไม่

whether it would slow down, you know,

หรือว่ามันจะช้าลงไปอีก

will be slowing down, but continue forever;

มันจะช้าลง แต่เป็นอย่างนั้นตลอดไป

slow down and stop, asymptotically stop;

ช้าลงและหยุด หยุดอยู่ที่จุดกำหนดหนึ่ง

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

หรือช้าลง หยุด และจากนั้นย้อนกลับ เริ่มที่จะหดตัวอีกครั้ง

So a little over a decade ago,

ประมาณทศวรรษที่ผ่านมา

two groups of physicists and astronomers

นักฟิสิกส์และนักดาราศาสตร์สองกลุ่ม

set out to measure the rate at which

วางแผนที่จะวัดอัตรา

the expansion of space was slowing down, OK.

ของการขยายตัวของอวกาศที่ช้าลง

By how much less is it expanding today,

โดยวัดว่ามันขยายตัวน้อยลงเท่าไรในปัจจุบัน

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

เทียบกับ ประมาณว่า สองสามพันล้านปีก่อน

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

คำตอบที่น่าตกใจสำหรับคำถามนี้ก็คือ จากการทดลองดังกล่าว

was that space is expanding at a faster rate today

ก็คือ ในปัจจุบันอวกาศขยายตัวออก ด้วยอัตราที่เร็วกว่า

than it was a few billion years ago, OK.

ที่มันเคยเป็นเมื่อสองสามพันล้านปีก่อน

So the expansion of space is actually speeding up.

ฉะนั้น การขยายตัวของอวกาศนั้นเร็วขึ้น

This was a completely surprising result.

มันเป็นผลการทดลองที่น่าแปลกใจยิ่ง

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

ยังไม่มีการโต้เถียงทางทฤษฎีที่น่าจูงใจพอ ที่จะบอกว่าทำไมมันไม่ควรเกิดขึ้น

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

ไม่มีใครเคยคาดคิดมาก่อน ว่าสิ่งนี้จะถูกค้นพบ

It was the opposite of what was expected.

มันตรงข้ามกับสิ่งที่เราคาดเอาไว้

So we need something to be able to explain that.

ฉะนั้น เราต้องการอะไรบางอย่าง ทีจะสามารถอธิบายมันได้

Now it turns out, in the mathematics,

ตอนนี้ มันกลายเป็นว่า ในทางคณิตศาสตร์

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

คุณสามารถมองมันในแง่ของพลังงาน

but it's a completely different type of energy

แต่มันเป็นพลังงานในอีกรูปแบบที่ต่างออกไป

from anything we've ever seen before.

จากสิ่งที่เราเคยเห็นมาก่อน

We call it dark energy,

เราเรียกมันว่าพลังงานมืด

and it has this effect of causing space to expand.

และมันมีผลต่อการทำให้อวกาศขยายตัว

But we don't have a good motivation

แต่เราไม่ได้มีความตั้งใจ

for putting it in there at this point, OK.

ที่จะนำมันไว้ตรงนั้นในตอนนี้

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

ฉะนั้น มันไม่สามารถอธิบายได้ ว่าทำไมเราต้องจัดวางมันไว้ตรงนั้น

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

ตอนนี้ สิ่งที่ฉันอยากจะเน้นย้ำกับคุณ

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

ก็คือ ประการแรก สสารมืดและพลังงานมืด

are completely different things, OK.

เป็นสิ่งที่ต่างกัน

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

มีสองสิ่งลึกลับ ที่เป็นส่วนประกอบหลักของจักรวาล

and they have very different effects.

และพวกมันให้ผลกระทบที่ต่างกัน

Dark matter, because it gravitationally attracts,

สสารมืด เนื่องจากมันมีปฏิสัมพันธ์เชิงความโน้มถ่วง

it tends to encourage the growth of structure, OK.

มันน่าจะส่งเสริมการขยายของโครงสร้าง

So clusters of galaxies will tend to form,

ฉะนั้น ครัสเตอร์ของกาแล็กซี่จะก่อเกิดขึ้น

because of all this gravitational attraction.

ด้วยปฏิสัมพันธ์เชิงความโน้มถ่วงนี้

Dark energy, on the other hand,

ในทางตรงข้าม พลังงานมืด

is putting more and more space between the galaxies,

เพิ่มที่ว่างระหว่างกาแล็กซี่ให้มากขึ้นและมากขึ้น

makes it, the gravitational attraction between them decrease,

ทำให้ปฏิสัมพันธ์เชิงความโน้มถ่วงระหว่างพวกมัน ลดน้อยลง

and so it impedes the growth of structure.

และมันขัดขวางการขยายตัวของโครงสร้าง

So by looking at things like clusters of galaxies,

จากการพิจารณาสิ่งต่าง ๆ เช่นครัสเตอร์ของกาแล็กซี่

and how they -- their number density,

และการที่พวกมัน -- ปริมาณความหนาแน่นของพวกมัน

how many there are as a function of time --

มีพวกมันมากแค่ไหน ในฐานะที่เป็นฟังก์ชันของเวลา --

we can learn about how dark matter and dark energy

พวกเราสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับ สสารมืดและพลังงานมืด

compete against each other in structure forming.

ที่ทำงานหักล้างกันและกันในการสร้างโครงสร้าง

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

ในแง่ของสสารมืด ฉันบอกว่า เราไม่มี

you know, really persuasive argument for dark energy.

ข้อโต้แย้งที่น่าจูงใจพอสำหรับพลังงานมืด

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

แล้วสำหรับสสารมืล่ะ คำตอบคือเรามีค่ะ

We have well-motivated candidates for the dark matter.

เรามีตัวเลือกที่เราตั้งใจไว้สำหรับสสารมืด

Now, what do I mean by well motivated?

ทีนี้ อะไรคือความหมายของคำว่าตั้งใจ

I mean that we have mathematically consistent theories

ฉันหมายความว่า เรามีทฤษฎีที่คงที่ทางคณิตศาสตร์

that were actually introduced

ที่นำไปสู่

to explain a completely different phenomenon, OK,

การอธิบายปรากฏการณ์ต่าง ๆ

things that I haven't even talked about,

สิ่งที่เรายังไม่เคยพูดถึงกัน

that each predict the existence

ที่จะคาดคะเนการมีอยู่

of a very weakly interacting, new particle.

ของอนุภาคใหม่ ที่มีปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนมาก ๆ

So, this is exactly what you want in physics:

ฉะนั้น นี่คือสิ่งที่คุณต้องการในฟิสิกส์

where a prediction comes out of a mathematically consistent theory

เมื่อการคาดคะเนเป็นผลมาจาก ทฤษฎีที่คงที่ทางคณิตศาสตร์

that was actually developed for something else.

ที่พัฒนาจากจากสิ่งอื่น

But we don't know if either of those

แต่เราไม่รู้ว่าสิ่งเหล่านี้

are actually the dark matter candidate, OK.

เป็นตัวแทนของสสารมืดหรือเปล่า

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

หนึ่งหรือทั้งคู่ เราก็ไม่รู้เหมือนกัน หรือมันอาจเป็นอะไรที่ต่างออกไปเลยก็ได้

Now, we look for these dark matter particles

ตอนนี้เรามองหาอนุภาคสสารมืด

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

เพราะไม่ว่าอย่างไรก็ตาม พวกมันอยู่ที่นี้ในห้องนี้

and they didn't come in the door.

และพวกมันไม่ผ่านประตูเข้ามา

They just pass through anything.

พวกมันผ่านทะลุทุกสิ่งทุกอย่าง

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

พวกมันผ่านตึกรามบ้านช่อง ผ่านโลก --

they're so non-interacting.

พวกมันมีปฏิสัมพันธ์กับอะไรน้อยมาก

So one way to look for them is to build detectors

ฉะนั้น วิธีการหนึ่งสำหรับการมองหาพวกมัน ก็คือการสร้างเครื่องตรวจจับ

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

ที่ไวต่ออนุภาคสสารมืดที่ผ่านเข้ามา และชนกับมันมาก ๆ

So a crystal that will ring if that happens.

เช่นเดียวกับที่มันจะบอกได้อย่างชัดเจน เมื่อมันเกิดขึ้น

So one of my colleagues up the road and his collaborators

ฉะนั้น เพื่อนร่วมงานของฉันคนหนึ่ง ที่อยู่ห่างไปไม่ไกล และผู้ร่วมงานของเขา

have built such a detector.

ได้สร้างเครื่องตรวจจับ

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

และพวกมันนำมันลงไปในเหมืองเหล็ก ที่อยู่ลึกลงไป ในมิเนโซตา

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

ค่ะ มันลึกลงไปในดิน อันที่จริงสองสามวันก่อน

announced the most sensitive results so far.

มันประกาศผลลัพท์ ที่ละเอียดอ่อนที่สุดเท่าที่เคยมีมา

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

พวกมันไม่เห็นอะไรเลย แต่มันให้ข้อจำกัดว่ามวล

and the interaction strength of these dark matter particles are.

และความแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคสสารมืด

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

จะมีการส่งกล้องโทรทัศน์ดาวเทียมขึ้นไปในปีนี้

and it will look towards the middle of the galaxy,

และมันจะมองไปยังใจกลางของกาแล็กซี่

to see if we can see dark matter particles annihilating

เพื่อดูว่าเราจะเห็นสสารมืดทำลาย

and producing gamma rays that could be detected with this.

และสร้างรังสีแกมม่าที่สามารถตรวจจับได้ ด้วยสิ่งนี้หรือไม่

The Large Hadron Collider, a particle physics accelerator,

ลาล์จ แฮดอรน คอไลเดอร์ เครื่องเร่งอนุภาคฟิสิกส์

that we'll be turning on later this year.

ที่จะถูกเปิดใช้ต่อไปในปีนี้

It is possible that dark matter particles might be produced

มันเป็นไปได้ว่าอนุภาคสสารมืดอาจถูกสร้างขึ้น

at the Large Hadron Collider.

ที่ลาร์จ เฮดรอน คอลไลเดอร์

Now, because they are so non-interactive,

ตอนนี้ เราพว่าพวกมันไม่ตอบสนอง

they will actually escape the detector,

พวกมันจะไม่สามารถถูกตรวจจับได้ โดยเครืองตรวจจับ

so their signature will be missing energy, OK.

ฉะนั้น สิ่งที่เป็นจุดเด่นของมันก็คือพลังงานที่หายไป

Now, unfortunately, there is a lot of new physics

ตอนนี้ โชคไม่ดี ที่มีฟิสิกส์ใหม่มากมาย

whose signature could be missing energy,

ที่จุดเด่นของมันอาจเป็นพลังงานที่หายไป

so it will be hard to tell the difference.

ฉะนั้น มันจะเป็นการยากที่จะบอกความแตกต่าง

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

และสุดท้ายนี้ สำหรับความพยายามในอนาคต มีกล้องโทรทรรศน์ที่กำลังถูกออกแบบ

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

เป็นพิเศษสำหรับตอบคำถามเกี่ยวกับสสารมืด และพลังงานมืด --

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

กล้องโทรทรรศน์ที่อยู่ภาคพื้น และ กล้องโทรทรรศน์ในอวกาศอีกสามตัว

that are in competition right now

ที่กำลังแข่งกันอยู่ในตอนนี้

to be launched to investigate dark matter and dark energy.

เพื่อที่จะถูกปล่อยออกไปสำรวจสสารมืด และพลังงานมืด

So in terms of the big questions:

ฉะนั้น ในแง่มุมของคำถามสำคัญ

what is dark matter? What is dark energy?

อะไรคือสสารมืด อะไรคือพลังงานมืด

The big questions facing physics.

คำถามสำคัญที่กำลังท้าทายฟิสิกส์

And I'm sure you have lots of questions,

และฉันก็แน่ใจว่า คุณมีคำถามมากมาย

which I very much look forward to addressing

ซึ่งฉันยินดีที่จะตอบ

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

ในช่วง 72 ชั่วโมงต่อจากนี้ ในขณะที่ฉันอยู่ที่นี่ ขอบคุณค่ะ

(Applause)

(เสียงปรบมือ)