В поисках тёмной материи: что мы уже узнали
-
0:01 - 0:03Вы когда-нибудь думали, что случилось бы,
-
0:03 - 0:06будь мир немного другим?
-
0:06 - 0:07Как изменилась бы ваша жизнь,
-
0:07 - 0:10если бы вы родились через 5 000 лет,
-
0:10 - 0:11а не в наши дни?
-
0:12 - 0:13Как бы изменилась история,
-
0:14 - 0:16будь континенты
расположены на других широтах, -
0:16 - 0:20или как развивалась бы жизнь
в Солнечной системе, -
0:20 - 0:22если бы Солнце было на 10% крупнее?
-
0:23 - 0:26Размышлять о таких возможностях —
-
0:26 - 0:28это моя работа,
-
0:28 - 0:30но думаю я в масштабах Вселенной.
-
0:31 - 0:34Я создаю модели вселенных на компьютере.
-
0:34 - 0:37Цифровые вселенные, имеющие разные начала
-
0:37 - 0:41и созданные из разных материалов
в различных пропорциях. -
0:41 - 0:45Затем я сравниваю эти вселенные с нашей,
-
0:45 - 0:48чтобы увидеть, из чего она состоит
и как эволюционировала. -
0:51 - 0:55Этот процесс проверки моделей
через измерения неба -
0:55 - 0:58уже открыл для нас многое о Вселенной.
-
0:59 - 1:01Одна из самых больших
выявленных странностей -
1:01 - 1:03заключается в том,
что материя во Вселенной -
1:03 - 1:07состоит не из того же, из чего вы и я.
-
1:09 - 1:11Но без неё
-
1:12 - 1:15Вселенная, какой мы её знаем,
не существовала бы. -
1:17 - 1:21Всё, что мы видим в телескопы,
-
1:21 - 1:25составляет только около 15%
общей массы Вселенной. -
1:26 - 1:30Остальное, целых 85%,
-
1:30 - 1:33не излучает и не поглощает свет.
-
1:34 - 1:36Эту материю не увидеть,
-
1:36 - 1:40не засечь радиоволнами
-
1:40 - 1:42или микроволнами,
никаким другим видом света. -
1:43 - 1:45Но мы знаем, что она существует,
-
1:45 - 1:47по тому, как она влияет
на видимые нам объекты. -
1:49 - 1:50Похоже на то,
-
1:50 - 1:53как если бы вы рисовали карту
нашей планеты -
1:53 - 1:55и всего на ней,
-
1:55 - 1:58основываясь на сделанной из космоса
фотографии ночной Земли. -
2:00 - 2:02По тому, где есть свет,
можно сделать некоторые выводы, -
2:02 - 2:04но многое остаётся невидимым:
-
2:04 - 2:08от людей до горных хребтов.
-
2:08 - 2:12Выводы приходится делать,
исходя из этих ограниченных подсказок. -
2:14 - 2:17Мы зовём это невидимое вещество
тёмной материей. -
2:18 - 2:21Многие слышали о тёмной материи,
-
2:21 - 2:23но даже если слышали,
-
2:23 - 2:26понятие, вероятно, кажется абстрактным,
-
2:26 - 2:29далёким, даже неважным.
-
2:31 - 2:33Интересно то,
-
2:33 - 2:36что нас окружает тёмная материя,
-
2:36 - 2:39вероятно, прямо здесь.
-
2:39 - 2:41На самом деле, частицы тёмной материи,
-
2:41 - 2:44вероятно, проходят сейчас через ваше тело,
-
2:44 - 2:46пока вы здесь сидите.
-
2:46 - 2:48Поскольку мы находимся на Земле,
-
2:48 - 2:49а Земля крутится вокруг Солнца,
-
2:49 - 2:52а Солнце движется по нашей галактике
-
2:52 - 2:56со скоростью 800 тысяч километров в час.
-
2:56 - 2:58Но тёмная материя с нами не сталкивается,
-
2:58 - 2:59а проходит сквозь нас.
-
3:01 - 3:05Так как же нам узнать о ней больше?
-
3:05 - 3:06Что это,
-
3:06 - 3:09как она связана с нашим существованием?
-
3:09 - 3:14Чтобы разобраться, откуда мы произошли,
-
3:14 - 3:18сначала нужно понять,
как образовалась наша галактика. -
3:18 - 3:22Это современное изображение
нашей галактики Млечный Путь. -
3:22 - 3:24Как она выглядела 10 миллиардов лет назад
-
3:24 - 3:28или как она будет выглядеть
через 10 миллиардов лет? -
3:29 - 3:30А какие истории
-
3:30 - 3:33у сотен миллионов других галактик,
-
3:33 - 3:37которые мы уже обнаружили
при масштабном исследовании неба? -
3:37 - 3:39Чем отличались бы их истории,
-
3:39 - 3:42если бы Вселенная
состояла из чего-то иного, -
3:42 - 3:45или если бы в ней было
больше или меньше материи? -
3:46 - 3:49В этих моделях вселенных интересно то,
-
3:49 - 3:52что они позволяют нам
проверить эти возможности. -
3:54 - 3:59Вернёмся к моменту рождения Вселенной,
-
4:00 - 4:04всего на долю секунды
после Большого взрыва. -
4:06 - 4:08В этот первый момент
-
4:08 - 4:10материи совсем не существовало.
-
4:10 - 4:13Вселенная очень быстро расширялась.
-
4:13 - 4:16Квантовая механика подсказывает,
-
4:16 - 4:19что материя создаётся и разрушается
-
4:19 - 4:21постоянно, в каждый момент.
-
4:22 - 4:25Тогда Вселенная расширялась
так стремительно, -
4:25 - 4:28что создаваемая материя
не успевала разрушаться. -
4:29 - 4:34Поэтому мы думаем, что вся материя
появилась именно в то время. -
4:34 - 4:36И тёмная материя,
-
4:36 - 4:39и обычная, из которой состоим вы и я.
-
4:40 - 4:43Продвинемся немного дальше
-
4:43 - 4:45ко времени, когда материя
уже была создана, -
4:45 - 4:47сформировались протоны и нейтроны,
-
4:47 - 4:49водород,
-
4:49 - 4:53перейдём на 400 000 после Большого взрыва.
-
4:53 - 4:58Вселенная была горячей,
плотной и очень однородной, -
4:58 - 5:00но не совсем.
-
5:00 - 5:05Этот снимок, сделанный
космическим телескопом Планк, -
5:05 - 5:08показывает температуру Вселенной
-
5:08 - 5:09во всех направлениях.
-
5:10 - 5:11Мы видим,
-
5:11 - 5:14что раньше одни места были
более горячими и плотными, -
5:14 - 5:17чем другие.
-
5:17 - 5:19Точки на этом снимке
-
5:19 - 5:24показывают места, где в молодой Вселенной
были места с большей или меньшей массой. -
5:25 - 5:28Из-за гравитации эти точки разрослись.
-
5:30 - 5:34Вселенная расширялась и становилась
в целом менее плотной -
5:34 - 5:38за последние 13,8 миллиардов лет.
-
5:38 - 5:41Но гравитация активно действовала там,
-
5:41 - 5:43где было немного больше массы,
-
5:43 - 5:47и притягивала в эти области
всё больше массы. -
5:47 - 5:50Всё это сложно вообразить,
-
5:50 - 5:53позвольте показать вам, а чём я говорю.
-
5:53 - 5:57Упомянутые компьютерные модели
позволяют проверить эти идеи, -
5:57 - 5:59посмотрим на одну из них.
-
6:00 - 6:03Это видео создано
моей исследовательской группой, -
6:03 - 6:07на нём показано, что произошло
со Вселенной сразу после её рождения. -
6:08 - 6:11Видите, Вселенная вначале
была довольно однородной, -
6:11 - 6:13но в некоторых областях
-
6:13 - 6:16было несколько больше материи.
-
6:16 - 6:19Сработала гравитация
и привлекла ещё больше массы туда, -
6:19 - 6:23где массы изначально было чуть больше.
-
6:24 - 6:26Со временем
-
6:26 - 6:28в одном месте накапливалось
достаточно всего, -
6:28 - 6:30чтобы газ водород,
-
6:30 - 6:33который до этого был перемешан
с тёмной материей, -
6:33 - 6:35начал отделяться от неё,
-
6:35 - 6:37охлаждаться, образовывать звёзды
-
6:37 - 6:40и превращаться в маленькую галактику.
-
6:40 - 6:43Со временем, через миллиарды
и миллиарды лет, -
6:43 - 6:45те маленькие галактики
сталкивались друг с другом, -
6:45 - 6:48сливались и становились большими,
-
6:48 - 6:51такими как наша галактика Млечный Путь.
-
6:52 - 6:55Что произойдёт,
если тёмной материи не будет? -
6:56 - 6:58Без тёмной материи
-
6:58 - 7:01те места никогда не наберут
достаточно массы. -
7:02 - 7:07Выяснилось, что необходимо не менее
миллиона масс нашего Солнца -
7:07 - 7:09в одной небольшой области,
-
7:09 - 7:11чтобы смогли образоваться звёзды.
-
7:11 - 7:13Без тёмной материи
-
7:13 - 7:17достаточной массы в одном месте
не соберётся. -
7:17 - 7:21Здесь мы видим рядом две галактики.
-
7:21 - 7:24На одной мы можем видеть,
-
7:24 - 7:27что быстро образуются скопления материи.
-
7:27 - 7:28В этой вселенной
-
7:28 - 7:31легко образуются галактики.
-
7:31 - 7:33В другой вселенной
-
7:33 - 7:35формирующиеся небольшие скопления
-
7:36 - 7:37остаются очень маленькими.
-
7:37 - 7:40Почти ничего не происходит.
-
7:40 - 7:43Во второй вселенной
нашей галактики не появится. -
7:43 - 7:45И никакой другой тоже.
-
7:45 - 7:46Не появится Млечный Путь,
-
7:46 - 7:48не будет Солнца,
-
7:48 - 7:50не будет нас.
-
7:50 - 7:53В такой вселенной мы вообще
не могли бы существовать. -
7:55 - 7:58Итак, эта невероятная тёмная материя
-
7:58 - 8:00составляет бóльшую часть массы Вселенной,
-
8:00 - 8:03проходит сквозь нас прямо сейчас,
без неё нас бы просто не было. -
8:03 - 8:05Так что это?
-
8:06 - 8:07Мы без понятия.
-
8:07 - 8:08(Смех)
-
8:09 - 8:12Но у нас много эмпирических предположений
-
8:12 - 8:16и много идей, как выяснить о ней больше.
-
8:16 - 8:20Большинство физиков считают,
что тёмная материя — это частица, -
8:20 - 8:23во многом похожая на известные нам
элементарные частицы, -
8:23 - 8:26такие как протоны, нейтроны и электроны.
-
8:26 - 8:28Что бы это ни было,
-
8:28 - 8:31гравитация действует на неё
схожим образом. -
8:32 - 8:36Но она не излучает и не поглощает свет,
-
8:36 - 8:37проходит сквозь обычную материю,
-
8:38 - 8:39как будто её там и нет.
-
8:40 - 8:43Мы бы хотели знать, что это за частица.
-
8:43 - 8:45Например, насколько она тяжёлая?
-
8:45 - 8:50Происходит ли хоть что-то при её
взаимодействии с обычной материей? -
8:50 - 8:53У физиков много отличных
предположений о тёмной материи, -
8:53 - 8:55очень изобретательных.
-
8:55 - 8:57Но всё непросто,
-
8:57 - 9:01потому что круг идей очень широк.
-
9:01 - 9:04Тёмная материя может быть размером
с мельчайшую из элементарных частиц -
9:04 - 9:08или, напротив, иметь массу ста Солнц.
-
9:09 - 9:13Как это выяснить?
-
9:13 - 9:14Физики и астрономы
-
9:14 - 9:18ищут тёмную материю разными способами.
-
9:18 - 9:22Например, мы строим чувствительные
улавливающие приборы -
9:22 - 9:25глубоко под землёй
-
9:25 - 9:28и ждём возможности,
-
9:28 - 9:32когда частица тёмной материи,
проходящая через нас и Землю, -
9:32 - 9:34столкнётся с более плотной материей
-
9:34 - 9:37и оставит какой-нибудь след.
-
9:38 - 9:41Мы ищем тёмную материю в небе,
-
9:41 - 9:43надеясь, что частицы тёмной материи
-
9:43 - 9:45столкнутся друг с другом
-
9:45 - 9:48и создадут энергию и свет,
который мы сможем увидеть -
9:48 - 9:51специальными телескопами с гамма-лучами.
-
9:51 - 9:54Мы даже пытаемся создать
тёмную материю здесь, на Земле, -
9:54 - 9:59сталкивая частицы между собой
и наблюдая за результатом -
9:59 - 10:02в Большом адронном коллайдере в Швейцарии.
-
10:03 - 10:05На данный момент
-
10:05 - 10:09в результате этих экспериментов
мы много узнали о том, -
10:09 - 10:10чем тёмная материя не является,
-
10:10 - 10:11(Смех)
-
10:11 - 10:13но не чем она является.
-
10:14 - 10:17Были действительно хорошие
предположения о тёмной материи, -
10:17 - 10:19что продемонстрировали бы эксперименты.
-
10:19 - 10:21Но пока её не увидели,
-
10:21 - 10:23нам придётся думать и искать дальше.
-
10:25 - 10:30Другой способ найти подсказку о том,
что такое тёмная материя, — -
10:30 - 10:33изучать галактики.
-
10:33 - 10:34Мы уже обсудили,
-
10:34 - 10:38как наша и многие другие галактики
не существовали бы -
10:38 - 10:39без тёмной материи.
-
10:40 - 10:42По этим моделям можно
сделать предположения -
10:42 - 10:44о многом другом о наших галактиках:
-
10:44 - 10:46как они распределены по Вселенной,
-
10:46 - 10:47как движутся,
-
10:47 - 10:49как эволюционируют со временем.
-
10:49 - 10:54Мы можем проверить эти предположения,
наблюдая за небом. -
10:54 - 10:57Позвольте привести вам два примера
-
10:57 - 11:00таких измерений галактик.
-
11:01 - 11:06Первый заключается в том, что мы можем
построить карты Вселенной с галактиками. -
11:06 - 11:09Я участвую в проекте
«Исследование тёмной энергии», -
11:09 - 11:12в рамках которого была построена
пока самая большая карта Вселенной. -
11:13 - 11:19Мы измерили позиции и формы
100 миллионов галактик, -
11:19 - 11:21расположенных на 1/8 части неба.
-
11:22 - 11:28На карте показана вся материя
этой области неба, -
11:28 - 11:34о которой мы сделали вывод по свету,
искривлённому этими 100 млн галактик. -
11:35 - 11:38По искривлению света от всей этой материи
-
11:38 - 11:41между галактиками и нами.
-
11:42 - 11:47Гравитация материи достаточно сильна,
чтобы искривить путь света. -
11:47 - 11:51Так мы получаем это изображение.
-
11:52 - 11:54Такие карты
-
11:54 - 11:57могут рассказать нам о том,
сколько существует тёмной материи, -
11:57 - 11:59а также о том,
-
11:59 - 12:01как она меняется со временем.
-
12:03 - 12:07Мы пытаемся понять,
из чего состоит Вселенная -
12:07 - 12:09в величайшем масштабе.
-
12:09 - 12:14Оказывается, что самые маленькие
галактики нашей Вселенной -
12:14 - 12:17дают самые лучшие подсказки.
-
12:17 - 12:18Почему так происходит?
-
12:19 - 12:23Вот два примера симуляции вселенных
-
12:23 - 12:25с двумя разными видами тёмной материи.
-
12:25 - 12:28На обеих изображениях показана область
-
12:28 - 12:31рядом с галактикой типа Млечного Пути.
-
12:31 - 12:34Вы видите, что вокруг неё
есть много другого вещества, -
12:34 - 12:35небольшие скопления.
-
12:35 - 12:38На изображении справа
-
12:38 - 12:43частицы тёмной материи движутся медленнее,
чем на изображении слева. -
12:43 - 12:46Если частицы тёмной материи
движутся действительно быстро, -
12:46 - 12:49гравитация в скоплениях недостаточна,
-
12:49 - 12:51чтобы замедлить эти частицы.
-
12:51 - 12:52И они продолжают движение.
-
12:52 - 12:55Они не сталкиваются
и не образуют скопления. -
12:55 - 13:00Поэтому скоплений меньше,
чем во вселенной справа. -
13:00 - 13:02Без этих маленьких скоплений
-
13:02 - 13:04образуется меньше галактик.
-
13:06 - 13:08Если смотреть на южную часть неба,
-
13:08 - 13:11видно две такие маленькие галактики,
-
13:11 - 13:15самые крупные из маленьких галактик,
окружающих Млечный Путь: -
13:15 - 13:18Большое Магелланово Облако
и Малое Магелланово Облако. -
13:19 - 13:20За последние несколько лет
-
13:20 - 13:24мы обнаружили целую кучу
ещё меньших галактик. -
13:24 - 13:25Вот пример одной из них,
-
13:25 - 13:28которую мы обнаружили
в ходе того же изучения тёмной энергии, -
13:28 - 13:32которое мы использовали,
чтобы нарисовать карты Вселенной. -
13:32 - 13:34Это по-настоящему маленькие галактики,
-
13:34 - 13:36некоторые чрезвычайно малы.
-
13:36 - 13:39В некоторых всего несколько сотен звёзд,
-
13:39 - 13:43при том что в Млечном Пути
несколько сотен миллиардов звёзд. -
13:43 - 13:46Поэтому их так сложно найти.
-
13:46 - 13:48Но в последние десять лет
-
13:48 - 13:51мы нашли много таких галактики.
-
13:51 - 13:53Сейчас нам известно
60 таких крошечных галактик, -
13:53 - 13:56окружающих наш Млечный Путь.
-
13:56 - 14:00Эти малютки дают большую подсказку
к тайне тёмной материи. -
14:01 - 14:05Само существование этих галактик
говорит нам о том, -
14:05 - 14:07что тёмная материя
не движется слишком быстро, -
14:08 - 14:11и мало что происходит при её столкновении
с обычной материей. -
14:13 - 14:14В следующие несколько лет
-
14:14 - 14:18мы создадим ещё больше точных карт неба.
-
14:19 - 14:22Они помогут улучшить наши видео
-
14:22 - 14:25всей Вселенной и всей галактики.
-
14:26 - 14:30Физики проводят новые,
более точные эксперименты, -
14:30 - 14:34чтобы уловить знаки тёмной материи
в своих лабораториях. -
14:35 - 14:38Тёмная материя остаётся большой загадкой.
-
14:38 - 14:42Но работать над этим сегодня —
восхитительно. -
14:43 - 14:45У нас есть явные свидетельства
её существования. -
14:45 - 14:48Как в масштабе мельчайших галактик,
-
14:48 - 14:50так и всей Вселенной.
-
14:51 - 14:55Сможем ли мы найти её
и во всём разобраться? -
14:57 - 14:58Понятия не имею.
-
14:58 - 15:01Но было бы очень здорово всё выяснить.
-
15:01 - 15:04У нас есть много возможностей
сделать это открытие, -
15:04 - 15:07и мы определённо узнаем
больше о том, что она делает -
15:07 - 15:09и чего нет.
-
15:10 - 15:13Независимо от того, обнаружим ли мы
в ближайшее время эту частицу, -
15:13 - 15:15я надеюсь, что смогла убедить вас,
-
15:15 - 15:19что эта тайна касается всех нас.
-
15:19 - 15:20Поиск тёмной материи
-
15:20 - 15:24может стать ключом
к абсолютно новому пониманию физики -
15:24 - 15:25и нашего места во Вселенной.
-
15:26 - 15:27Спасибо.
-
15:27 - 15:31(Аплодисменты)
- Title:
- В поисках тёмной материи: что мы уже узнали
- Speaker:
- Риса Векслер
- Description:
-
Около 85% массы во Вселенной — это так называемая тёмная материя, таинственная материя, которую невозможно увидеть и которая оказывает огромное воздействие на космос. Что же это за вещество и как оно связанно с нашим существованием? Астрофизик Риса Векслер изучает, почему тёмная материя может быть ключом к пониманию того, как образовалась Вселенная, и делится тем, как физики в лабораториях по всему миру изобретают новые способы её изучения.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 15:43
Retired user approved Russian subtitles for The search for dark matter -- and what we've found so far | ||
Retired user edited Russian subtitles for The search for dark matter -- and what we've found so far | ||
Retired user accepted Russian subtitles for The search for dark matter -- and what we've found so far | ||
Retired user edited Russian subtitles for The search for dark matter -- and what we've found so far | ||
Natalia Ost edited Russian subtitles for The search for dark matter -- and what we've found so far | ||
Natalia Ost edited Russian subtitles for The search for dark matter -- and what we've found so far | ||
Natalia Ost edited Russian subtitles for The search for dark matter -- and what we've found so far |