Fizicianul Patricia Burchat despre materia întunecată

Patricia Burchat dezvăluie materia întunecată
Conferinţă TED
 
Filmed February 2008 at TED2008 
https://www.ted.com/talks/patricia_burchat_leads_a_search_for_dark_energy?language=ro



Transcrierea Conferinţei : 
0:11 Ca fizician, studiez particulele elementare şi modul în care ele interacţionează la nivelul cel mai fundamental. În majoritatea carierei mele de cercetător am folosit acceleratoare, ca acceleratorul de electroni de la Stanford University, aproape de aici, pentru a studia lucrurile la scara cea mai mică. Dar mai recent, am început să mă interesez de univers la scara cea mai mare. Fiindcă, aşa cum vă voi explica, întrebările la scara cea mai mică, şi la scara cea mai mare sunt de fapt foarte conectate. Deci vă voi povesti despre imaginea noastră a universului în secolul 21, din ce este alcătuit şi care sunt marile întrebări în ştiinţele fizice -- cel puţin câteva din marile întrebări.

0:48 Recent, noi am realizat că materia obişnuită din univers -- şi prin materie obişnuită mă refer la voi, la mine, planetele, stelele, galaxiile -- materia obişnuită reprezintă doar câteva procente din conţinutul universului. Aproape un sfert sau aproximativ un sfert din materia din univers, este materie invizibilă. Prin invizibilă înţeleg că nu absoarbe în spectrul electromagnetic. Nu emite în spectrul electromagnetic. Nu reflectă. Nu interacţionează cu spectrul electromagnetic, care este utilizat de noi pentru a detecta orice. Nu interacţionează deloc. Deci cum ştim că este acolo? Ştim că este acolo datorită efectelor sale gravitaţionale. De fapt, această materie întunecată domină efectele gravitaţionale din univers la scară mare, şi vă voi povesti despre argumentul pentru aşa ceva.

1:33 Ce se întâmplă cu restul diagramei? Restul diagramei este o substanţă misterioasă numită energie întunecată. Mai multe despre asta mai târziu. Acum să ne întoarcem la argumentele pentru materia întunecată. În aceste galaxii, în special într-o galaxie spirală ca aceasta, majoritatea masei stelelor este concentrată în miezul galaxiei. Această masă imensă a stelelor ţine stelele în orbite circulare în galaxie. Deci avem aceste stele mişcându-se în cercuri ca acesta. Aşa cum vă puteţi imagina, chiar dacă ştiţi fizică -- ar trebui să fie intuitiv -- cu cât stelele sunt mai aproape de masa din mijloc, ele se vor roti cu o viteză mai mare decât cele care sunt mai departe afară aici.

2:15 Aşa că v-aţi aştepta că dacă aţi măsura vitezele orbitale ale stelelor ele ar trebui să fie mai lente pe margini decât în interior. Cu alte cuvinte, dacă am fi măsurat viteza ca pe o funcţie a distanţei -- acesta este singura dată în care vă arăt un grafic -- ne-am aştepta ca viteza să scadă pe măsură ce distanţa de la centrul galaxiei creşte. Când se fac acele măsurători, descoperim de fapt că viteza este în mare constantă, ca o funcţie a distanţei. Iar dacă este constantă, asta înseamnă că stelele de aici simt efectele gravitaţionale ale unei mase pe care nu o vedem. De fapt, această galaxie şi fiecare altă galaxie pare să fie încorporată într-un nor din această materie întunecată, invizibilă. Iar acest nor de materie este mult mai sferic decât galaxiile însele, şi se extinde pe o distanţă mult mai mare decât galaxia. Deci noi vedem galaxia şi ne concentrăm pe ea, dar de fapt există un nor de materie întunecată care domină structura şi dinamica acestei galaxii.

3:12 Galaxiile însele nu sunt presărate aleator în spaţiu; ele tind să se grupeze. Şi acesta este exemplul unui grup, de fapt, foarte renumit: grupul Coma. Şi sunt mii de galaxii în acest grup. Ele sunt chestiile albe, difuze, eliptice de aici. Deci aceste grupuri de galaxii -- facem o poză acum, facem o poză peste zece ani -- vor arăta identic. Dar de fapt aceste galaxii se mişcă cu viteze extrem de mari. Ele se deplasează în această fântână de potenţial gravitaţional a grupului. Deci toate aceste galaxii se mişcă. Putem măsura vitezele acestor galaxii, vitezele lor orbitale, şi putem să calculăm câtă masă este în acest grup.

3:49 Şi din nou, ceea ce descoperim, este că există mult mai multă masă acolo decât cea datorată galaxiilor pe care le putem vedea. Sau dacă ne uităm în alte părţi ale spectrului electromagnetic, vedem de asemenea că există mult gaz în acest grup. Dar nici acela nu poate răspunde pentru masa lipsă. De fapt, pare să existe de zece ori mai multă masă aici sub forma acestei materii invizibile sau întunecate decât este în materia obişnuită. Ar fi frumos dacă am putea vedea această materie întunecată un pic mai direct. Pun aici această bilă mare, albastră, pentru a încerca să vă amintesc că este aici. Putem s-o vedem mai vizual? Da, putem.

4:25 Şi permiteţi-mi să vă arăt cum putem face asta. Deci aici este un observator: poate fi un ochi, poate fi un telescop. Şi să presupunem că există o galaxie acolo undeva în univers. Cum vedem acea galaxie? O rază de lumină părăseşte galaxia şi călătoreşte prin univers pentru poate miliarde de ani înainte să intre în telescop sau în ochi. Acum, cum deducem unde este galaxia? Păi, deducem prin direcţia în care călătoreşte raza care intră în ochiul nostru, corect? Spunem: raza de lumină a sosit pe această cale, galaxia trebuie să fie acolo. Acum, să presupunem că pun la mijloc un grup de galaxii -- şi să nu uitaţi materia întunecată. Acum, dacă considerăm o rază de lumină diferită, una care pleacă astfel, trebuie să luăm acum în calcul ceea ce a prezis Einstein când a dezvoltat relativitatea generală. Iar asta a fost că, datorită masei, câmpul gravitaţional va devia nu numai traiectoria particulelor, ci va devia lumina însăşi.

5:20 Aşa că această rază de lumină nu va continua într-o linie dreaptă, ci mai degrabă se va curba şi va ajunge în ochiul nostru. Unde va vedea observatorul galaxia? Puteţi răspunde. Sus, corect? Vom extrapola înapoi şi vom spune că galaxia este aici sus. Există vreo altă rază de lumină care ar putea ajunge din acea galaxie în ochiul observatorului? Da, grozav. Văd oameni arătând în jos. Deci o rază de lumină ar putea merge în jos, poate fi curbată până sus în ochiul observatorului, iar observatorul vede o rază de lumină aici.

5:50 Acum, să ţinem cont de faptul că trăim într-un univers tridimensional, un spaţiu tridimensional. Există alte raze de lumină care ar putea ajunge în ochi? Da! Razele vor fi pe -- aş vrea să văd -- da, pe un con. Deci există o întreagă rază de lumină -- raze de lumină pe un con -- care vor fi curbate de acel grup de galaxii şi vor ajunge în ochiul observatorului. Dacă există un con de lumină sosind în ochiul meu, ce văd eu? Un cerc, un inel. Este numit inelul lui Einstein -- Einstein a prezis asta. Acum, va fi un inel perfect doar dacă sursa, deflectorul, şi ochiul, în acest caz, sunt toate aliniate perfect. Dacă ele sunt puţin înclinate, vom vedea o imagine diferită.

6:34 Acum, puteţi face un experiment deseară la recepţie, pentru a descoperi cum va arăta acea imagine. Fiindcă se pare că există un fel de lentilă pe care o putem construi, care are forma potrivită pentru a produce acest fel de efect. Numim asta o lentilă gravitaţională. Şi iată, acesta este instrumentul vostru. (Râsete). Dar ignoraţi partea superioară. Baza este cea pe care vreau să vă concentraţi. Aşa că de fiecare dată când acasă spargem un pahar de vin, eu salvez partea de jos, o duc la atelier. O răzuim şi am o mică lentilă gravitaţională. Deci are forma potrivită pentru a produce efectul de lentilă. Următorul lucru pe care trebuie să-l faceţi în experimentul vostru, este să luaţi un şerveţel. Eu am luat o bucată de hârtie milimetrică; eu sunt fizician. (Râsete) Deci un şerveţel. Desenaţi un mic model de galaxie în mijloc. Şi acum puneţi lentila peste galaxie, şi ceea ce veţi observa va fi un inel, un inel Einstein. Acum, mişcaţi baza într-o parte, şi inelul se va împărţi în arce de cerc. Şi puteţi să repetaţi cu orice desen. Pe hârtia milimetrică puteţi vedea cum toate liniile hârtiei au fost distorsionate. Şi din nou, acesta este un fel de model exact pentru a înţelege efectul de lentilă gravitaţională.

7:41 Deci întrebarea este: vedem aşa ceva pe cer ? Vedem arce de cerc pe cer când ne uităm la un grup de galaxii? Iar răspunsul este: da. Iată aici o imagine de la telescopul spaţial Hubble. Multe din imaginile pe care le vedeţi sunt mai vechi de la telescopul spaţial Hubble. Ei bine, în primul rând, galaxiile de culoare aurie -- acelea sunt galaxiile din grup. Ele sunt cele care sunt încorporate în acea mare de materie întunecată care provoacă curbarea luminii pentru a cauza aceste iluzii optice, sau miraje, de fapt, ale galaxiilor din spatele lor. Deci dungile pe care le vedeţi, toate aceste dungi, sunt de fapt imagini distorsionate ale galaxiilor care sunt mult mai departe.

8:20 Ce putem face apoi se bazează pe cât de multă distorsiune vedem în acele imagini, putem calcula câtă masă trebuie să fie în acest grup. Şi este o cantitate enormă de masă. De asemenea, puteţi aprecia vizual, uitându-vă aici, că aceste arce nu sunt centrate pe galaxii individuale; ele sunt centrate pe o structură mult mai împrăştiată. Şi aceea este materia întunecată în care grupul este încorporat. Deci acesta este modul cel mai apropiat de a vedea cel puţin efectele materiei întunecate cu ochiul liber.

8:53 În regulă, o scurtă recapitulare, ca să mă asigur că aţi înţeles. Deci dovada pe care o avem că un sfert din univers este materie întunecată -- acest lucru care atrage gravitaţional -- este că galaxiile, viteza cu care stelele orbitează în galaxii este mult prea mare; trebuie să fie încorporată în materie întunecată. Viteza cu care galaxiile orbitează în grupuri este mult prea mare; trebuie să fie încorporate în materie întunecată. Şi vedem aceste efecte de lentilă gravitaţională, aceste distorsiuni care spun că, din nou, grupurile sunt încorporate în materie întunecată.

9:22 În regulă. Şi acum, să trecem la energia întunecată. Pentru a înţelege dovada pentru energia întunecată, trebuie să discutăm ceva la care Stephen Hawking s-a referit în sesiunea anterioară. Şi anume faptul că spaţiul însuşi se dilată. Deci dacă ne imaginăm o secţiune din universul nostru infinit şi aşez în ea patru galaxii spirale. Şi imaginaţi-vă că aşezaţi un set de de rigle, astfel încât fiecare linie să corespundă unei rigle -- orizontal sau vertical -- pentru a măsura unde sunt lucrurile. Dacă puteţi face asta, ceea ce veţi descoperi este că pe zi ce trece, în fiecare an, în fiecare miliard de ani, distanţele dintre galaxii devin mai mari. Şi asta nu din cauză că galaxiile se deplasează depărtându-se una de alta prin spaţiu; ele nu se mişcă neapărat prin spaţiu. Ele se îndepărteză una de alta fiindcă spaţiul însuşi devine mai mare. Asta este reprezintă expansiunea universului sau a spaţiului. Deci ele se depărtează în continuare.

10:23 Acum, ce a menţionat şi Stephen Hawking, este că după Big Bang, spaţiul spaţiul s-a extins foarte rapid. Dar pentru că materia, cu atracţia ei gravitaţională este intergrată în acest spaţiu, ea tinde să încetinească expansiunea spaţiului. Aşa că expansiunea încetineşte în timp. Deci în ultimul secol oamenii au dezbătut dacă cumva această expansiune a spaţiului va continua pentru totdeauna, sau oare va încetini, ştiţi, va încetini, dar va continua pentru totdeauna. Va încetini şi se va opri, se va opri asimptotic, sau va încetini, se va opri şi apoi se va inversa, aşa că va începe să se contracte din nou. Deci cu puţin mai mult de zece ani în urmă două grupuri de fizicieni şi astronomi au început să măsoare rata cu care expansiunea spaţiului încetinea. Cu cât mai puţin se extinde azi, comparat, să zicem, cu câteva miliarde de ani în urmă?

11:26 Rezultatul neaşteptat la această întrebare, din aceste experimente, a fost că spaţiul se extinde cu o rată mai mare azi, decât o făcea cu câteva miliarde de ani în urmă. Deci expansiunea spaţiului de fapt accelerează. Acesta a fost un rezultat complet surprinzător. Nu există nici un raţionament teoretic convingător pentru a explica aşa ceva. Nimeni nu a prezis că se va descoperi aşa ceva. Era opusul rezultatului aşteptat. Deci avem nevoie de ceva care să fie capabil să explice asta. Ei bine, în matematică, poţi adăuga asta ca un termen ce reprezintă o energie. Dar este un tip de energie complet diferit de orice altceva observat de noi până acum. Noi o numim energie întunecată, şi are acest efect care duce la expansiunea spaţiului. Dar nu avem un argument bun pentru a o adăuga în acest punct. Aşa că de fapt nu se explica de ce e nevoie să o adăugăm.

12:19 Acum, în acest punct, ceea ce vreau să vă subliniez, este că în primul rând, materia şi energia întunecată sunt lucruri complet diferite. Ele sunt de fapt două mistere legate de ceea ce alcătuieşte majoritatea universului, şi au efecte foarte diferite. Materia întunecată, fiindcă atrage gravitaţional, tinde să încurajeze creşterea structurilor. Deci vor tinde să se formeze grupuri de galaxii, din cauza acestei atracţii gravitaţionale. Energia întunecată, pe de altă parte, pune din ce în ce mai mult spaţiu între galaxii. O face -- atracţia gravitaţională dintre ele -- scade, şi astfel frânează creşterea structurilor. Deci privind la lucruri precum grupurile de galaxii, şi cum ele -- densitatea lor, câte sunt ca o funcţie a timpului -- putem învăţa despre cum materia şi energia întunecată se luptă între ele pentru formarea structurilor.

13:14 Privind materia întunecată, am spus că nu avem nici un argument convingător pentru energia întunecată. Avem ceva pentru materia întunecată? Şi răspunsul este: da. Avem candidaţi bine argumentaţi pentru materia întunecată. Acum, ce înţeleg prin bine argumentat? Înţeleg că avem teorii matematice consistente care au fost introduse de fapt pentru a explica un fenomen complet diferit, lucruri de care nici măcar nu am vorbit, şi fiecare prezice existenţa unei particule cu interacţiune foarte slabă.

13:48 Iată, asta este exact ceea ce vrei în fizică: o predicţie să vină dintr-o teorie matematică consistentă care a fost dezvoltată de fapt pentru altceva. Dar nu ştim dacă oricare dintre ele chiar este candidatul pentru materia întunecată. Una sau amândouă, cine ştie? Sau ar putea fi ceva complet diferit. Acum, căutăm aceste particule de materie întunecată fiindcă până la urmă, ele sunt aici în cameră, şi nu au intrat pe uşă. Ele pur şi simplu trec prin orice. Ele pot veni prin clădire, prin pământ; sunt atât de puţin interactive.

14:17 Aşa că un mod de a le căuta este să construieşti detectoare care sunt extrem de sensibile la coliziunea cu o particulă de materie întunecată în trecere. Ca un cristal care va suna dacă se întâmplă asta. Deci unul din colegii mei din vecini şi colaboratorii lui au construit un asemenea detector. Şi l-au pus la mare adâncime într-o mină de fier din Minnesota, -- foarte adânc sub pământ -- şi de fapt în ultimele zile au anunţat cele mai sensibile rezultate de până acum. Nu au văzut încă nimic, dar asta trasează nişte limite privind masa şi puterea de interacţiune a acestor particule de materie întunecată. Se va lansa un satelit cu un telescop mai târziu în acest an. Şi se va uita spre mijlocul galaxiei, pentru a verifica dacă putem vedea particule de materie întunecată anihilându-se şi producând raze gama care pot fi detectate cu aşa ceva. Marele accelerator de hadroni(LHC), un accelerator al fizicii particlulelor, care va porni mai târziu în acest an. Este posibil ca particulele de materie întunecată să fie produse la marele accelerator de hadroni.

15:10 Pentru că sunt aşa de puţin interactive, ele vor scăpa de fapt din detector, aşa că semnătura lor va fi energie lipsă. Din păcate, există o mulţime de lucruri noi în fizică a căror semnătură poate fi energie lipsă, va fi greu de distins între ele. Şi în final, pentru proiecte viitoare, există telescoape în stadiu de proiectare care vor adresa specific problemele legate de materia şi energia întunecată: telescoape terestre. Şi există trei telescoape spaţiale care sunt acum în competiţie pentru a fi lansate să investigheze materia şi energia întunecată. Aşa că privind marile întrebări: Ce este materia întunecată? Ce este energia întunecată? Marile întrebări cu care se confruntă fizica. Şi sunt sigură că şi voi aveţi multe întrebări. Pe care abia aştept să le răspund în următoarele 72 de ore cât sunt aici. Vă mulţumesc. (Aplauze)

Despre Patricia Burchat Particle physicist - https://www.ted.com/speakers/patricia_burchat

CĂRŢI SPIRITUALITATE, EZOTERISM, PARANORMAL, PARAPSIHOLOGIE (şi nu numai) recomandate de Kato : http://loveblog4all.blogspot.com/2014/08/carti-spiritualitate.html

FILM PREZENTARE "HANGOUTS LIVE CU KATO"Linkul Facebook :...
Posted by Katona Nicolae on 18 August 2015

Dacă ţi-a plăcut:
- dă un Like şi o Distribuire ( pe PC latura din stânga a monitorului şi sub fiecare articol, pe dispozitivele mobile în partea de jos a ecranului - 2 săgeţi de apăsat pt Urmărire (Follow) şi Partajare / Distribuire, şi sub fiecare articol )
- pe PC apasă simultan pe tastele Ctrl şi D, pentru a adăuga acest site la Favorite (Bookmarks). 
- abonează-te prin email, prin serviciul FeedBurner la acest blog aici : http://feeds.feedburner.com/Kato-ParapsihologieExtrasenzorial  
Abonează-te la postările noi ale blogurilor mele prin email, serviciul Feedburner, dând click aici : Subscribe to Love Blog 4 All by Email

Subscribe to Spirit by Email
Pentru a găsi ceva specific pe blog, poţi căuta după termen în căsuţa de "Căutare" , sau pe coloana din stânga jos la Etichetele asociate postărilor (cuvintele albastre, în ordine alfabetică).

De asemenea, consultă marea videotecă de pe canalul meu youtube (dă click pe categoriile de playlisturi să se deschidă toate) : http://youtube.com/user/katonanico
Fă economie de timp şi bani, efectuând cumpărături online prin accesarea promoţiilor din reclame, susţinând totodată astfel şi acest blog. Accesează acest link pt oferta completă de magazine unde găseşti tot ce vrei : https://www.facebook.com/notes/806471976063412/ Mulţumesc !

Aici ai linkul lista tuturor postărilor, pe Categorii, plus toate articolele de pe siteurile mele "Spirit" şi "Loveblog4all" la un click distanţă - peste 500 articole ! : 
http://loveblog4all.blogspot.com/2015/11/toate-postarile-blogului-linkurile.html

IMPORTANT, NU UITA ! ;)POŢI DOWNLOADA CEL MAI RECENT ARTICOL ÎN FORMAT AUDIO mp3, precum şi toate celelalte creaţii mp3...
Posted by Katona Nicolae on 11 August 2015