Patricia Burchat: Shedding light on dark matter

Translator: Nguyen Cao Reviewer: Ngoc Nguyen

As a particle physicist, I study the elementary particles

Là một nhà vật lý về hạt, tôi nghiên cứu các hạt cơ bản

and how they interact on the most fundamental level.

và cách chúng tương tác ở mức cơ bản nhất.

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

Trong suốt hầu hết sự nghiệp của mình, tôi sử dụng máy gia tốc

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

như máy gia tốc electron tại Trường đại học Stanford, gần đây,

to study things on the smallest scale.

để nghiên cứu vật chất ở mức độ vi mô.

But more recently, I've been turning my attention

Nhưng gần đây, tôi đang chuyển hướng

to the universe on the largest scale.

sang vũ trụ ở mức độ vĩ mô.

Because, as I'll explain to you,

Bởi vì, tôi sẽ giải thích cho các bạn,

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

những câu hỏi về những thứ vi mô và vĩ mô thật sự liên quan chặt chẽ đến nhau.

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

Tôi sẽ nói cho các bạn biết quang cảnh vũ trụ trong thế kỷ 21 của chúng ta,

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

nó cấu tạo thế nào và các nghi vấn lớn trong khoa học vật lý --

at least some of the big questions.

chí ít là một vài nghi vấn lớn.

So, recently, we have realized

Gần đây, chúng ta nhận ra

that the ordinary matter in the universe --

rằng vật chất thường trong vũ trụ --

and by ordinary matter, I mean you, me,

và khi nói là vật chất thường, ý tôi đó là bạn, tôi,

the planets, the stars, the galaxies --

các hành tinh, ngôi sao, thiên hà --

the ordinary matter makes up only a few percent

vật chất thường chỉ chiếm vài phần trăm

of the content of the universe.

'thành phần' của vũ trụ.

Almost a quarter, or approximately a quarter

Gần một phần tư, hay xấp xỉ một phần tư

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

vật chất trong vũ trụ là thứ vô hình.

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

Gọi là vô hình, nghĩa là nó không hấp thụ quang phổ điện từ.

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

Nó không phát xạ trong quang phổ điện từ. Nó không phản xạ.

It doesn't interact with the electromagnetic spectrum,

Nó không tương tác với quang phổ điện từ,

which is what we use to detect things.

thứ chúng ta dùng để phát hiện các sự vật.

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

Nó hoàn toàn không tương tác. Vậy làm sao ta biết nó tồn tại?

We know it's there by its gravitational effects.

Biết nó tồn tại nhờ nó có hiệu ứng hấp dẫn.

In fact, this dark matter dominates

Trên thực tế, vật chất tối thống trị

the gravitational effects in the universe on a large scale,

hiệu ứng hấp dẫn trong vũ trụ ở phạm vi vĩ mô

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

và tôi sẽ đưa ra dẫn chứng về điều đó.

What about the rest of the pie?

Vậy phần còn lại của cái bánh là gì?

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

Phần còn lại của cái bánh là một loại vật chất bí ẩn có tên là năng lượng tối.

More about that later, OK.

Nói về nó sau nhé, OK.

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

Bây giờ thì, chuyển sang bằng chứng về vật chất tối.

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

Trong những ngân hà, đặc biệt là ngân hà xoắn ốc như thế này,

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

hầu hết lượng lớn các ngôi sao tập trung ở trung tâm của ngân hà.

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

Số lượng khổng lồ các ngôi sao giữ chúng chuyển động theo quỹ đạo trong ngân hà.

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

Và chúng ta có những ngôi sao chạy theo vòng tròn như thế này.

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

Như bạn có thể tưởng tượng, kể cả khi bạn biết vật lý, điều này rất trực quan, OK --

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

rằng các ngôi sao nằm càng gần khu vực trung tâm thì xoay càng nhanh hơn

than those that are further out here, OK.

so với những ngôi sao ở xa, OK.

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

Vậy nên bạn sẽ cho rằng nếu bạn đo tốc độ quỹ đạo của các ngôi sao,

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

tốc độ ở khu vực rìa sẽ chậm hơn so với ở trong.

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

Hoặc, nếu đo tốc độ dựa vào khoảng cách --

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

tôi chỉ đưa ra đồ thị lần này thôi, OK --

we would expect that it goes down as the distance increases

chúng ta sẽ cho rằng tốc độ giảm khi khoảng cách tăng

from the center of the galaxy.

từ tâm của thiên hà.

When those measurements are made,

Khi thực hiện đo đạc,

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

thay vào đó, cái chúng ta có được là tốc độ gần như không đổi,

as a function of distance.

theo tương quan với khoảng cách.

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

Nếu nó bất biến, có nghĩa là các ngôi sao bên ngoài

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

cảm nhận được hiệu ứng hấp dẫn của những vật chất mà chúng ta ko nhìn thấy.

In fact, this galaxy and every other galaxy

Trên thực tế, thiên hà này và tất cả những thiên hà khác như

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

được nhúng trong một đám mây vật chất tối vô hình.

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

Và đám mây vật chất này có dạng cầu hơn hẳn bản thân các thiên hà,

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

và nó dàn rộng ra hơn rất nhiều so với các thiên hà.

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

Ta nhìn thấy thiên hà và xoáy vào nó, mà thật ra đó là cả một đám mây vật chất tối,

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

chi phối cấu trúc và động lực học của thiên hà này.

Galaxies themselves are not strewn randomly in space;

Bản thân các thiên hà không nằm ngẫu nhiên trong không gian,

they tend to cluster.

chúng có xu hướng co cụm lại.

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

Đây là ví dụ về một cụm thiên hà rất nổi tiếng, Coma.

And there are thousands of galaxies in this cluster.

Có đến hàng ngàn thiên hà trong cụm này.

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

Chúng là những đốm trắng, mờ mờ, hình ovan ở đây.

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

Những cụm thiên hà này -- chúng ta chụp hình nó bây giờ,

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

và chụp hình nó trong một thập kỷ, chúng vẫn giống hệt nhau.

But these galaxies are actually moving at extremely high speeds.

Thế nhưng thực tế là những thiên hà này đang di chuyển với tốc độ chóng mặt.

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

Chúng đang di chuyển xung quanh trường hấp dẫn tiềm năng của cụm thiên hà, OK.

So all of these galaxies are moving.

Và tất cả các thiên hà đang chuyển động.

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

Chúng ta có thể đo vận tốc của những thiên hà này, vận tốc quỹ đạo,

and figure out how much mass is in this cluster.

và tính được mật độ của cụm thiên hà này.

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

Và lần nữa, cái chúng ta tìm thấy là số lượng thiên hà [thực tế] lớn hơn nhiều

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

so với số lượng thiên hà chúng ta có thể nhìn thấy và đếm được.

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

Xem các phần khác của quang phổ điện từ,

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

chúng ta sẽ thấy có rất nhiều gas trong cụm thiên hà này nữa.

But that cannot account for the mass either.

Mà cũng không chiếm khối lượng thiên hà.

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

Trên thực tế, lượng vật chất tối cấu thành nên khối thiên hà

in the form of this invisible or dark matter

nhiều gấp khoảng 10 lần

as there is in the ordinary matter, OK.

lượng vật chất thường, OK.

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

Sẽ tốt hơn nếu chúng ta có thể nhìn thấy vật chất tối rõ ràng hơn một chút.

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

Tôi vừa đặt một vòng màu xanh ở đây, OK,

to try to remind you that it's there.

để nhắc bạn rằng vật chất tối ở đó.

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

Chúng ta có thể nhìn thấy nó trực quan hơn không? Có, có thể.

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

Để tôi chỉ các bạn chúng ta nhìn cách nào.

So here's an observer:

Đây là một người quan sát:

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

có thể là mắt người, hoặc kính viễn vọng.

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

Giả sử đây là một thiên hà trong vũ trụ.

How do we see that galaxy?

Làm thế nào chúng ta thấy thiên hà đó?

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

Một tia sáng từ rời khỏi thiên hà và du hành xuyên qua vũ trụ

for perhaps billions of years

có thể trong hàng tỉ năm

before it enters the telescope or your eye.

trước khi tia sáng chạm kính viễn vọng hay mắt của bạn.

Now, how do we deduce where the galaxy is?

Giờ thì, làm thế nào chúng ta tính được vị trí của thiên hà ấy?

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

Chúng ta suy luận bằng hướng di chuyển của tia sáng

as it enters our eye, right?

khi nó chiếu đến mắt chúng ta, phải không?

We say, the ray of light came this way;

Chúng ta nói, tia sáng đến từ hướng này;

the galaxy must be there, OK.

[nên] thiên hà phải ở đó, OK.

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

Giờ, giả sử tôi đặt ở giữa một cụm thiên hà --

and don't forget the dark matter, OK.

và đừng quên vật chất tối, OK.

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

Giờ, nếu chúng ta xem xét một tia sáng khác, phát đi theo hướng này,

we now need to take into account

chúng ta giờ cần phải tính đến

what Einstein predicted when he developed general relativity.

điều Einstein dự đoán khi ông phát triển thuyết tương đối rộng.

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

Và đó chính là trường hấp dẫn, do khối thiên hà sinh ra,

will deflect not only the trajectory of particles,

sẽ làm lệch hướng không chỉ qũy đạo của các hạt,

but will deflect light itself.

mà còn làm lệch cả bản thân ánh sáng nữa.

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

Vì thế tia sáng này sẽ không tiếp tục đi theo một đường thẳng,

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

nhưng sẽ bị bẻ cong và chiếu đến mắt chúng ta.

Where will this observer see the galaxy?

Người quan sát sẽ nhìn thấy thiên hà ở đâu?

You can respond. Up, right?

Bạn có thể trả lời. Bên trên, đúng không?

We extrapolate backwards and say the galaxy is up here.

Chúng ta suy luận ngược và cho rằng thiên hà nằm ở phía trên.

Is there any other ray of light

Có tia sáng nào khác

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

có thể đến mắt người quan sát từ thiên hà đó không?

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

Có, tốt. Tôi thấy có người chỉ xuống thế này.

So a ray of light could go down, be bent

Tia sáng có thể đi xuống dưới, bị bẻ cong

up into the observer's eye,

và chiếu lên mắt người quan sát,

and the observer sees a ray of light here.

và người quan sát thấy tia sáng ở đây.

Now, take into account the fact that we live in

Giờ, tính đến thực tế là chúng ta sống

a three-dimensional universe, OK,

trong một vũ trụ ba chiều, OK,

a three-dimensional space.

một không gian ba chiều.

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

Có những tia sáng nào có thể đi đến mắt chúng ta nữa không?

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

Có! Những tia sáng có thể nằm trên một -- tôi muốn thấy - yeah, trên một hình nón.

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

Vậy toàn bộ tia sáng trên một hình nón --

that will all be bent by that cluster

tất cả sẽ bị bẻ cong bởi cụm thiên hà

and make it into the observer's eye.

và hướng đến mắt người quan sát.

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

Nếu có một cụm nón tia sáng chiếu đến mắt tôi, tôi sẽ thấy gì?

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

Một vòng tròn. Gọi là Vòng tròn Einstein. Einstein đã tiên đoán điều đó, OK.

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

Đó sẽ chỉ có thể là một vòng tròn hoàn hảo nếu nguồn sáng, vật làm lệch

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

và nhãn cầu, trong trường hợp này, tất cả đều nằm trên một đường thẳng hoàn hảo.

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

Nếu chúng xiên một chút, chúng ta sẽ thấy một hình ảnh khác.

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

Các bạn có thể làm thí nghiệm tối nay tại buổi chiêu đãi, OK,

to figure out what that image will look like.

để biết xem hình ảnh đó sẽ trông như thế nào.

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

Bởi vì hóa ra là có một loại thấu kính mà chúng ta có thể tạo ra,

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

có hình dáng phù hợp để tạo ra hiệu ứng như thế.

We call this gravitational lensing.

Chúng tôi gọi nó là thấu kính hấp dẫn.

And so, this is your instrument, OK.

Và, đây là thiết bị của các bạn, OK.

(Laughter).

(Cười)

But ignore the top part.

Hãy bỏ qua phần bên trên.

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

Phần đáy là cái tôi muốn các bạn tập trung vào, OK.

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

Thật ra, ở nhà, mỗi khi làm vỡ ly rượu.

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

Tôi để lại phần đáy, đem nó đến xưởng máy.

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

Chúng tôi mài nó, và tôi đã có một thấu kính hấp dẫn, OK.

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

Nó có hình dạng chuẩn để tạo ra thấu kính.

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

Và thứ tiếp theo cần làm trong thí nghiệm

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

là cầm cái khăn ăn. Tôi cầm một mảnh giấy đồ thị --Tôi là nhà vật lý học mà. (Cười)

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

Một cái khăn ăn. Vẽ một mô hình thiên hà nhỏ ở giữa.

And now put the lens over the galaxy,

Và giờ thì đặt thấu kính lên trên thiên hà.

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

Và cái bạn sẽ thấy là một vòng tròn, đó là vòng tròn Einstein.

Now, move the base off to the side,

Giờ thì di chuyển cái đáy qua một bên,

and the ring will split up into arcs, OK.

và vòng tròn bị chia thành các cung, OK.

And you can put it on top of any image.

Và bạn thử đặt nó lên bất kỳ bức hình nào.

On the graph paper, you can see

Ở mảnh giấy, bạn thấy

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

những đường thẳng trên giấy bị biến dạng.

And again, this is a kind of an accurate model

Và một lần nữa, đây là một mô hình khá chính xác

of what happens with the gravitational lensing.

về điều xảy ra với thấu kính hấp dẫn.

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

OK, vậy câu hỏi ở đây là: chúng ta thấy điều này trên bầu trời phải không?

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

Chúng ta thấy những đường cung khi chúng ta quan sát một cụm thiên hà?

And the answer is yes.

Và câu trả lời là đúng.

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

Đây là hình ảnh từ Kính thiên văn Hubble.

Many of the images you are seeing

Rất nhiều hình ảnh chúng ta đang nhìn thấy

are earlier from the Hubble Space Telescope.

chụp từ Kính thiên văn không gian Hubble.

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

Đầu tiên, các thiên hà dạng vàng --

those are the galaxies in the cluster.

chúng là những thiên hà trong cụm.

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

Chúng là những thiên hà được nhúng trong biển vật chất tối

that are causing the bending of the light

thứ gây ra hiện tượng bẻ cong ánh sáng

to cause these optical illusions, or mirages, practically,

và tạo ra những ảo giác quang học, hay thực tế hơn là ảo ảnh

of the background galaxies.

của phần nền phía sau các thiên hà.

So the streaks that you see, all these streaks,

Thế nên những vệt mà các bạn thấy, tất cả những vệt này,

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

thật ra là hình ảnh bị biến dạng của các thiên hà cách đây rất xa.

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

Điều chúng ta có thể làm, là dựa vào độ biến dạng

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

chúng ta quan sát ở những tấm hình trên, để có thể tính toán mật độ

there must be in this cluster.

của các cụm thiên hà.

And it's an enormous amount of mass.

Và đó là một số lượng khổng lồ.

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

Và, bạn cũng thấy bằng mắt, nhìn vào đây,

that these arcs are not centered on individual galaxies.

rằng những đường cung không tập trung vào những thiên hà riêng lẻ.

They are centered on some more spread out structure,

Chúng tập trung vào một số cấu trúc trải dài ra bên ngoài,

and that is the dark matter

và đó là vật chất tối

in which the cluster is embedded, OK.

mà cụm thiên hà bị nhúng vào, OK.

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

Đây là thứ rõ nhất mà bạn có thể nhìn được

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

chí ít là tác động của vật chất tối bằng mắt thường.

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

Ok, một tóm tắt nhanh, để thấy rằng các bạn đang theo dõi.

So the evidence that we have

Vậy bằng chứng mà chúng ta có

that a quarter of the universe is dark matter --

là một phần tư vũ trụ là vật chất tối --

this gravitationally attracting stuff --

thứ thu hút trường hấp dẫn này --

is that galaxies, the speed with which stars orbiting galaxies

là các thiên hà, tốc độ các ngôi sao di chuyển theo quỹ đạo trong các thiên hà

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

là rất lớn; nó phải được nhúng trong vật chất tối.

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

Tốc độ các thiên hà trong cụm di chuyển theo quỹ đạo là rất lớn;

it must be embedded in dark matter.

chúng phải được nhúng trong vật chất tối.

And we see these gravitational lensing effects, these distortions

Và chúng ta nhìn thấy những tác động thấu kính hấp dẫn, những biến dạng,

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

nhắc lại rằng các cụm thiên hà được nhúng trong vật chất tối.

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

OK. Giờ thì, quay sang năng lượng tối.

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

Để hiểu được cơ sở về năng lượng tối, ta cần thảo luận về thứ

that Stephen Hawking referred to in the previous session.

mà Stephen Hawking đề cập đến trong phần trước.

And that is the fact that space itself is expanding.

Đó là thực tế rằng không gian đang giãn nở.

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

Nếu chúng ta tưởng tượng một phần vũ trụ vô tận của chúng ta --

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

và tôi đặt vào đây 4 thiên hà xoắn ốc, OK --

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

và tưởng tượng rằng tôi đặt vào đây một tập thước dây,

so every line on here corresponds to a tape measure,

mỗi đường thẳng ở đây là một cái thước dây,

horizontal or vertical, for measuring where things are.

theo chiều dọc hay ngang, để đo đạc vị trí các vật.

If you could do this, what you would find

Nếu bạn có thể làm thế, thứ bạn tìm thấy

that with each passing day, each passing year,

là mỗi ngày trôi qua, mỗi năm trôi qua,

each passing billions of years, OK,

mỗi hàng tỉ năm trôi qua, OK,

the distance between galaxies is getting greater.

khoảng cách giữa các thiên hà lại càng rộng ra.

And it's not because galaxies are moving

Và đó không phải do

away from each other through space.

các thiên hà đang di chuyển xa nhau trong không gian. Chúng --

They're not necessarily moving through space.

không cần phải di chuyển trong không gian.

They're moving away from each other

Chúng đang di chuyển xa nhau

because space itself is getting bigger, OK.

là vì bản thân không gian đang trở nên rộng hơn, OK.

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

Sự giãn nở của vũ trụ hay không gian có nghĩa là vậy.

So they're moving further apart.

Và chúng đang di chuyển ngày càng xa nhau.

Now, what Stephen Hawking mentioned, as well,

Điều Stephen Hawking cũng đề cập đến,

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

là sau vụ nổ Big Bang, không gian giãn nở với tốc độ rất nhanh.

But because gravitationally attracting matter

Thế nhưng vì vật chất có tính thu hút trường hấp dẫn

is embedded in this space,

được nhúng trong không gian này,

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

nó có xu hướng kéo chậm lại sự giãn nở của không gian, OK.

So the expansion slows down with time.

Vì vậy sự giản nở chậm dần theo thời gian.

So, in the last century, OK, people debated

Vào thế ký trước, người ta tranh luận

about whether this expansion of space would continue forever;

về việc liệu sự giãn nở này có kéo dài mãi mãi không;

whether it would slow down, you know,

liệu nó sẽ chậm lại, bạn biết đấy,

will be slowing down, but continue forever;

sẽ chậm lại, nhưng tiếp diễn mãi mãi;

slow down and stop, asymptotically stop;

chậm lại và dừng, dừng theo tiệm cận;

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

hay chậm lại, dừng, và đảo chiều, bắt đầu co lại một lần nữa.

So a little over a decade ago,

Cách đây hơn một thập kỷ,

two groups of physicists and astronomers

hai nhóm các nhà vật lý và thiên văn học

set out to measure the rate at which

đã bắt tay vào việc đo đạc tốc độ

the expansion of space was slowing down, OK.

kéo chậm của sự giãn nở không gian, OK.

By how much less is it expanding today,

Độ giãn nở hiện nay ít hơn bao nhiêu

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

so với một vài tỉ năm trước?

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

Câu trả lời sửng sốt cho câu hỏi này, từ các thí nghiệm,

was that space is expanding at a faster rate today

là không gian hiện nay đang giãn nở với tốc độ nhanh hơn

than it was a few billion years ago, OK.

so với cách đây vài tỉ năm, OK.

So the expansion of space is actually speeding up.

Vậy sự giãn nở của không gian đang tăng tốc.

This was a completely surprising result.

Và đây là một kết quả hoàn toàn đáng kinh ngạc.

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

Không có một lý luận thuyết phục nào giải thích cho điều này.

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

Không ai đoán trước được đây là kết quả sẽ tìm thấy.

It was the opposite of what was expected.

Nó đối lập với dự đoán.

So we need something to be able to explain that.

Vì thế chúng ta cần thứ gì đó để có thể giải thích điều này.

Now it turns out, in the mathematics,

Hiện nay, hóa ra, trong toán học,

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

bạn có thể đặt nó theo thuật ngữ đó là một năng lượng, nhưng là một năng lượng --

but it's a completely different type of energy

hoàn toàn khác so với

from anything we've ever seen before.

mọi dạng chúng ta từng thấy trước đây.

We call it dark energy,

Chúng ta gọi nó là năng lượng tối,

and it has this effect of causing space to expand.

và nó là tác nhân gây nên sự giãn nở của vũ trụ.

But we don't have a good motivation

Có điều, chúng ta chưa có lập luận phù hợp

for putting it in there at this point, OK.

để giải thích sự tồn tại của nó, OK.

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

Vì vậy, thật không thể hiểu nổi tại sao năng lượng tối tồn tại.

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

Lúc này, điều tôi rất muốn nhấn mạnh với các bạn là:

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

đầu tiên, vật chất tối và năng lượng tối

are completely different things, OK.

là những thứ hoàn toàn khác, OK.

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

Chúng thật sự là hai điều bí ấn ngoài kia cấu thành nên hầu hết vũ trụ,

and they have very different effects.

và chúng có những ảnh hưởng rất khác nhau.

Dark matter, because it gravitationally attracts,

Vật chất tối, bởi vì nó thu hút hấp dẫn lực,

it tends to encourage the growth of structure, OK.

nó có xu hướng làm tăng sự phát triển của cấu trúc, OK.

So clusters of galaxies will tend to form,

Thế nên các cụm thiên hà sẽ có xu hướng hình thành,

because of all this gravitational attraction.

bởi vì sự thu hút trường hấp dẫn này.

Dark energy, on the other hand,

Năng lượng tối, ngược lại,

is putting more and more space between the galaxies,

ngày càng kéo dãn không gian giữa các thiên hà hơn,

makes it, the gravitational attraction between them decrease,

khiến cho trường hấp dẫn giữa chúng giảm xuống,

and so it impedes the growth of structure.

và ngăn trở sự phát triển của cấu trúc.

So by looking at things like clusters of galaxies,

Bằng cách quan sát những thứ như cụm thiên hà,

and how they -- their number density,

và -- chỉ số dày đặc của chúng,

how many there are as a function of time --

số lượng của chúng theo thời gian --

we can learn about how dark matter and dark energy

chúng ta có thể học biết được làm thế nào vật chất tối và năng lượng tối

compete against each other in structure forming.

cạnh tranh nhau trong việc hình thành cấu trúc vũ trụ.

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

Đối với vật chất tối, tôi đã nói rằng chúng ta chẳng hề có,

you know, really persuasive argument for dark energy.

bạn biết đấy, một lập luận thuyết phục cho năng lượng tối tồn tại.

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

Có lập luận nào cho vật chất tối không? Câu trả lời là có.

We have well-motivated candidates for the dark matter.

Chúng ta có những ứng cử viên sáng giá cho vật chất tối.

Now, what do I mean by well motivated?

'Sáng giá', ý tôi là gì nhỉ?

I mean that we have mathematically consistent theories

Ý tôi là chúng ta có những lý thuyết toán học phù hợp

that were actually introduced

đã được đưa ra

to explain a completely different phenomenon, OK,

để giải thích cho một hiện tượng hoàn toàn khác biệt, OK,

things that I haven't even talked about,

những thứ mà tôi chưa hề nói đến,

that each predict the existence

rằng mỗi [lý thuyết] dự đoán sự tồn tại

of a very weakly interacting, new particle.

của một hạt mới tương tác rất yếu.

So, this is exactly what you want in physics:

Đây chính là thứ các bạn muốn trong vật lý

where a prediction comes out of a mathematically consistent theory

nơi mà một dự đoán khởi đi từ một lý thuyết toán học phù hợp

that was actually developed for something else.

thật sự được khai thác cho một thứ khác.

But we don't know if either of those

Thế nhưng chúng ta không biết liệu có cái nào trong số chúng

are actually the dark matter candidate, OK.

thật sự là ứng cử viên của vật chất tối không.

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

Một hoặc cả hai, ai biết? Hoặc là một thứ gì đó hoàn toàn khác.

Now, we look for these dark matter particles

Chúng ta đang tìm thứ hạt vật chất tối này,

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

bởi vì, rốt cuộc, chúng đang ở trong căn phòng này, OK,

and they didn't come in the door.

và chúng không đi qua bằng cửa.

They just pass through anything.

Chúng đơn giản chỉ đi xuyên qua mọi thứ.

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

Chúng đi xuyên tòa nhà, xuyên Trái đất --

they're so non-interacting.

chúng phi tương tác.

So one way to look for them is to build detectors

Một cách để tìm ra chúng là tạo ra những thiết bị dò tìm

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

cực kỳ nhạy với hạt vật chất tối khi chúng đi xuyên qua và va phải nó.

So a crystal that will ring if that happens.

Một tinh thể sẽ rung lên nếu điều đó xảy ra.

So one of my colleagues up the road and his collaborators

Một đồng nghiệp của tôi và cộng sự của anh

have built such a detector.

đã tạo ra một máy dò tìm như thế.

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

Và họ đặt nó sâu dưới một mỏ sắt ở Minnesota,

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

OK, sâu dưới lòng đất, thực tế, vài ngày trước

announced the most sensitive results so far.

đã thông báo những kết quả tinh nhạy nhất cho đến giờ.

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

Họ chưa nhìn thấy gì, OK, nhưng nó đặt giới hạn cho khối lượng

and the interaction strength of these dark matter particles are.

và cường độ tương tác của những hạt vật chất tối.

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

Sẽ có một kính thiên văn vệ tinh được phóng vào năm nay

and it will look towards the middle of the galaxy,

và nó sẽ hướng đến khu vực giữa thiên hà,

to see if we can see dark matter particles annihilating

để xem có thấy khi các hạt vật chất tối

and producing gamma rays that could be detected with this.

tiêu hủy và tạo ra sóng gamma thì vệ tinh có thể phát hiện được không.

The Large Hadron Collider, a particle physics accelerator,

The Large Hadron Collier, một máy gia tốc hạt,

that we'll be turning on later this year.

chúng tôi sẽ khởi động vào năm nay.

It is possible that dark matter particles might be produced

Có khả năng phân tử vật chất tối sẽ được tạo ra

at the Large Hadron Collider.

tại The Large Hadron Collider.

Now, because they are so non-interactive,

Hiện nay, vì chúng --

they will actually escape the detector,

phi tương tác, chúng có thể thoát khỏi thiết bị dò tìm,

so their signature will be missing energy, OK.

thế nên dấu hiệu của chúng sẽ là năng lượng bị mất, OK.

Now, unfortunately, there is a lot of new physics

Hiện nay, không may là có rất nhiều vật chất mới -- mà dấu hiệu

whose signature could be missing energy,

của chúng có thể là năng lượng bị mất,

so it will be hard to tell the difference.

thế nên rất khó để phân biệt chúng.

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

Cuối cùng, vì những nỗ lực cho tương lai, có những kính thiên văn đang được thiết kế

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

đặc biệt để trả lời câu hỏi về vật chất tối và năng lượng tối --

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

các kính viễn vọng mặt đất, và 3 kính viễn vọng không gian

that are in competition right now

hiện nay đang trong cuộc đua

to be launched to investigate dark matter and dark energy.

để được phóng nhằm nghiên cứu về vật chất tối và năng lượng tối.

So in terms of the big questions:

Vậy đối với câu hỏi lớn:

what is dark matter? What is dark energy?

Vật chất tối là gì? Năng lượng tối là gì?

The big questions facing physics.

Các câu hỏi lớn đặt ra cho ngành vật lý.

And I'm sure you have lots of questions,

Và tôi chắc rằng các bạn có rất nhiều câu hỏi,

which I very much look forward to addressing

mà tôi rất vui lòng để giải đáp

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

trong 72h tới, khi tôi ở đây. Cảm ơn.

(Applause)

(Vỗ tay)