Uncovering Dark Matter Mysteries with Katherine Freese
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所以查克，我把黑暗宇宙带到了我的办公室。是的。在海登天文馆。你一开始就提到了黑暗奇拉，宝贝。哦，黑暗奇拉。黑暗奇拉。我现在完全沉迷于黑暗奇拉。你想参与任何谈论黑暗奇拉的研究项目。我再也不会以同样的方式看待超大质量黑洞了。哦，就是这样。就是这样。性感。宇宙中到处都是暗物质。就是这样。

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我是尼尔·德格拉斯·泰森，您的私人天体物理学家。像往常一样，查克·奈斯和我在一起。查克，宝贝。嘿，尼尔，发生了什么事？没错。你的私人……不，我不是你的私人喜剧演员。我只能说实话。我甚至不想对付费观众讲笑话。是的。

更不用说对某人的私人可用。是的，如果情况变得有点枯燥或无聊。对。喜剧演员。没错。我需要一个关于这里的笑话。对，是的。我正在让它活跃起来。今天，我们把这一集称为“走向黑暗”。哦。哦。

走向黑暗。好吧。你必须降低姿态。走向黑暗。走向黑暗。黑暗。是的。这是宇宙中所有黑暗的东西。好的。是的，这是一个最近经常使用的词。是的。在宇宙中。现在，虽然我有一些专业知识，但我没有足够的专业知识来专门为此做一个节目。好的。所以我们梳理宇宙。

我们发现……在下一个星系中，我们发现……我们找到了凯蒂·弗里斯。凯蒂，欢迎来到 StarTalk。谢谢你，尼尔。是的。很高兴来到这里。我们回顾过去，我们成长起来，基本上我们是同一代人，在各个领域不断进步。是的。我们在同一个会议上见过面，诸如此类的事情。我们确实见过。所以看到……这真是令人高兴。你一直对这些奇怪的东西感兴趣……

宇宙中的东西，没有人理解它是什么或发生了什么。你仍然对它感兴趣。这是一个很好的工作保障来源。天体粒子，解释宇宙最大尺度的微小粒子。是的。非常酷的东西。是的，因为这是任何建立在其上的理解的基础。所以我们想知道

暗物质、暗能量、暗星，所有黑暗的东西。你以此为职业。我想是的。所以让我看看你的简历。德克萨斯大学奥斯汀分校温伯格理论物理研究所所长。温伯格，我想应该是史蒂文·温伯格。是的。好的。他在德克萨斯大学奥斯汀分校结束了他的职业生涯。在我在那里的时候，他也在那里。

我注意到你身后恰好有他的书，查克。哇。是的，就在这里。这就是我学习宇宙学的那本书。哦，是的。是的。是的。我曾在费米实验室担任实验员。引力和宇宙学，广义相对论的原理和应用。是的。不错。史蒂文·温伯格，粒子物理学标准模型的创造者之一，

我们时代最伟大的思想家之一。他的办公室离我只有三扇门的距离。可悲的是，他几年前去世了。是的，他几年前去世了。但后来研究所以他的名字命名，还是在他还在的时候命名的？不，是为了纪念他。好的。截至上个月，我们实际上有一个网页。好的。进展缓慢，但它就在那里。你也是德克萨斯州宇宙学和天体粒子物理学中心的主任。对。该死。斯德哥尔摩大学物理学教授。在那里有一个联合职位。10 年前，我从瑞典政府获得了一笔赠款……

10 年内 1500 万美元用于理论宇宙学研究。不错。它的运作方式是，你每年一半时间待在你的母校，另一半时间待在斯德哥尔摩大学。喜欢它。所以我玩得很开心。好的。好吧。非常酷。名誉主任。名誉。

那是女性单数形式。名誉。名誉，是的。女性单数拉丁语。诺迪卡，北欧理论物理研究所。是的。好的。有没有你没工作过的地方？也许这样会更快。我们只需列出你没去过的地方。你想听听在我弄清楚自己想做什么之前我上的所有研究生院吗？很长的一串。真的吗？是的。

是的。我在各个地方都有校友身份。是的，但这同时也意味着你认识不同地方的教师。因此，当每个人都认识你，你去参加会议等等时，你实际上是社区中非常重要的一部分。10 年前，你写了一本书，《宇宙鸡尾酒》，三部分暗物质。

尼尔，你为它写了一篇推荐语。现在我看着它，我说，我想我记得我写过一篇推荐语。哇，你一生写了多少篇推荐语？我是一个写推荐语的人。这对我来说很熟悉。所以，凯蒂，你能让我们了解一下……

宇宙中一些黑暗的东西。让我们从最原始的黑暗事物开始。暗物质。暗物质。好的。什么是 OG？最初的歹徒。哦，对不起。你得出去走走。好的。所以暗物质，它是我们在宇宙中测量的引力的 85%。哇。但我们不知道它是什么。

是的。所以，凯蒂，如果你仍然不知道它是什么，你认为它可能是什么？最好的猜测是它是一种新型的基本粒子。所以，不是中子和质子。粒子物理学家如是说。当然。当然她会这么说。对。她是一位粒子物理学家。好吧，你知道，对于一把锤子来说，一切都是钉子。好的。不，我在开玩笑。你所说的只有意义。好吧。所以，它可能是一种奇异粒子。是的。

是的。这是我们最好的猜测。但这真的很令人兴奋。我的意思是，我走得太远了。你不是在倒着解释吗？你是在说我们无法通过其他方式测量它。它一定是一种不与我们相互作用的粒子。

但它是真实存在的，即使我们看不见它，也无法测量它，也无法读取它，但它有引力。但我们只是在倒着推测吗？还有其他理论上的理由这么说吗？是的。所以我认为最令人信服的候选者，我们大多数人也是这么认为的，是那些

那些一石二鸟的候选者。好。它们是在粒子理论中被发明出来的，其原因与暗物质无关，是为了解决粒子物理学中的问题。哦。所以这会让你更有信心，你有一个原因，它也解决了另一个问题。是的。这很好。是的。我不知道。是的，很好的动机。是的。好的。这发生在爱因斯坦身上。爱因斯坦。

爱因斯坦提出了广义相对论，并且有一些东西叫做水星轨道的进动。水星绕太阳运行的轨道并不完全遵循牛顿定律。

好的。而我们天文学家说，一定有一些我们看不见的行星太靠近太阳，迷失在阳光中，正在拉扯它。一定是这样。我们给它命名了。我们称之为武神星。武神星。我们完全满意只是编造一些东西来解释我们无法理解的东西。然后爱因斯坦说，这是广义相对论。哦，顺便说一句，它扭曲了靠近太阳的时空，这就解释了水星。武神星一夜之间消失了。

哇，看看这个。我们并没有紧紧抓住它。我们把它作为一个次要的解释，我们都参与其中。你知道，我可以说一些关于爱因斯坦的重要性的事情吗？我喜欢这样想。哦，是的。古代人一定也问过我们同样的问题。比如，外面有什么？我们是由什么构成的？我们将去哪里？他们有创世神话。

好吧，100 年前，我们有了自己的创世神话，基于爱因斯坦相对论的热大爆炸。不同之处在于我们是正确的。想想人类的成就。这太令人惊叹了。所以在过去的 100 年里，成就令人惊叹。我还有一件事要补充。说吧。在过去的 100 年里改变的另一件事

更多的人可以从事科学研究，而不是在过去，那是一群富有的白人。现在我们有了更多样化的人才。对。耶！绅士科学家，是的。是绅士科学家。绅士科学家，是的。所以我偏离了暗物质问题，但我只是觉得这太令人惊叹了，人类取得的成就。不，社会文化观察是任何事情运作和发生的基本组成部分。以及事情发生的节奏……

想想看。对。它不仅仅是绅士科学家。就像你说的那样，只有男性，这意味着世界上一半的人口没有参与这项活动。这就是为什么我们落后这么多。如果当时允许女性参与，我们现在实际上就会知道暗物质是什么了。到目前为止。很久以前。我们会弄清楚的。我们会漂浮起来的。我们会漂浮起来的。

我们现在肯定会有飞行汽车了。对。当然。当然。那么，那个粒子有名字吗？好吧，有两个。好的。两个候选者。两个不同的候选者，轴子和弱相互作用大质量粒子，它们都存在的原因与暗物质无关。好的。我……对不起，但我……

就像，你为什么要那样对待粒子？真的吗？我的意思是，说真的，这是一个具有里程碑意义的发现。查克，粒子对它的名字没有任何情感投入。一旦它

发现它是一个弱相互作用大质量粒子。好吧，过去有晕族大质量致密天体，现在有弱相互作用大质量粒子，这是一个首字母缩写词。好的。两个不同的首字母缩写词。晕族大质量致密天体和弱相互作用大质量粒子。晕族大质量致密天体和弱相互作用大质量粒子。

这些不是我发明的名字。没关系。我只是想知道，在这个等式中是否有粒子的午餐钱？要从中获取。好吧，我们有弱相互作用。

大质量粒子。是什么让它们变得巨大？当我想到粒子时，我会想到非常轻的物体。那么，在这个问题中，大质量是如何出现的呢？好吧，它们的重量大约是质子的 100 倍。哇。好的，所以在粒子宇宙中，它们很大。在粒子宇宙中，它们很大。它们很重。如果它们这么大，我们可以探测到质子……

为什么我们探测不到这些大质量粒子呢？好吧，有四种自然力。是的。根据定义，所有质量都会感受到引力。但是暗物质……

不发出光，所以它不会感受到电磁力。让我们再回顾一下这些力。好的。所以我们要把引力称为这个列表中的一个力。好的。然后你还有什么？电磁力。对。我想我们都很熟悉。是的。光，它将我们的分子、粒子、原子以及所有东西结合在一起。电磁力。不错。

电的演示。我们可以打查克。如果不是因为电磁人，我就不会感觉到那种感觉。酷。我认为我们在《宇宙》中对此进行了一些讨论。你实际上并没有接触。

彼此。存在一个场，你正在对一个建立起来的场做出反应，感觉就像你在触摸它们。对。但如果真的放大来看，它只是场。真的吗？哦，好的。是的。酷。在最小的尺度上，你只是，有一个整体，我们在《宇宙》中做了一整集关于这个的节目。优秀。是的。好的。所以。强力。强力。它将我们的原子核结合在一起。是的。和弱力。弱力，它

它负责某些类型的放射性，例如铀衰变。所以这些是完全不同的力量。是的。彼此之间没有任何关系。不。好的。然而，它们都结合在一起，构成了我们所知道的世界。是的。好的。所以现在你有粒子相互了解并相互作用的方式了。通过这些力量。通过这些力量。是的。我想你告诉我的意思是，你有一个……

大质量粒子不使用这些力来相互作用，除了引力？不，我们认为弱相互作用大质量粒子，弱相互作用。相互作用，是的，它感受到弱力。

哦。所以在这四种力中，它有引力。这就是你得到弱力的原因。这就是弱相互作用这个名字的由来。哦。不是说它每七天相互作用一次。好吧，有，你知道，一个记者曾经……每周。这是一个笑话。哦，每周。哦，上帝。哦，上帝。我真不敢相信我没有理解。因为答案实际上更像是每月一次。哦，你可能探测到它的速率。不。每秒钟有数十亿个穿过你的身体。数十亿个……

如果它们存在，这些弱相互作用大质量粒子，有数十亿个穿过你的身体，但是大约……它们穿过是因为它们不相互作用。好吧，除了大约一个月一次，其中一个会撞击你的原子核之一。并相互作用。并相互作用。好的。通过弱力。与你体内原子核的弱相互作用，这，你知道，是无害的。对。我们认为。好吧，是的。好吧，让我们希望如此。我们希望它是无害的。那么关于这个理论呢……

这给了我们这个粒子，可以告诉你它会相互作用。所以最初的动机超出了暗物质，那就是超对称性。好的。超对称性。我们最近在一集中讨论了超对称性。对。我认为我们邀请了布莱恩·格林来这里。是的，我们讨论了超对称性。是的。在哪里，如果我认为我理解的话，让我重复一下。在超对称性中，我们有

我们的粒子宇宙，电子、质子、中子，对吧？在更高的能量水平上，这些粒子的对应物存在，我们在粒子加速器中看到了它们。对。所以我们有一个更重的电子，好的，还有更重的夸克，它们构成中子和质子。然后是第三层。

好的，所以宇宙中有三层能量。我们只能在粒子加速器和宇宙中充满能量的地方真正访问另外两层。对。好的，所以我想那是标准模型，对吧？那是标准模型。所以超对称性，你是在告诉我，我认为如果我记得没错的话，所有这些粒子的对应物还有一个完整的对应物，而不仅仅是第四层，还有一个完整的对应物。对于我们在标准模型中拥有的每一个粒子，都会有一个伙伴。

它必须是一个更重的粒子，这样你就可以将粒子数量加倍，但它们更重，这就是为什么我们每天都看不到它们的原因。最重的粒子会衰变成较轻的粒子，较轻的粒子，等等，直到你得到最轻的粒子。这是一个暗物质候选者。

这使得它成为一个很好的弱相互作用大质量粒子。它们不能衰变成我们世界的粒子。不，它们不能。为什么不呢？不，不。等等，等等，如果你无论如何都在编造这一切，那就声明一下。伙计。让它成为现实。让它被写下来。让它完成。好吧，有对称性。所以对称性迫使一些讨论。是的，它们有自己的相互作用，自己的……

规范群，它们自己的对称性。并且有一个叫做 R 奇偶性的对称性，如果它守恒，那么你就无法与我们的扇区相互作用。那么 R 在其中代表什么？名字是 R。

大写 R 破折号奇偶性。好的。不代表任何东西。好的。所以当我看到粒子物理学家一起出去玩时，我听到“规范”这个词。来吧，规范对称性或规范事物。我不能说我知道他们在说什么。规范是一件事吗？你知道，动物、植物、矿物、人、地点或事物。我该如何理解规范的含义？它指的是数学中的群论。

所以有一些不同的群来描述这些不同的基本力。好的。所以规范群对于弱相互作用来说与强相互作用或电磁相互作用的规范群不同。好的。好吧。所以这是一种……它就像分类还是组织？它是组织性的，但它也谈论事物如何相互作用。好的。好的。

好的。所以在强相互作用中，强力的作用方式，你拥有由中子和质子构成的粒子，在里面你有夸克和胶子。对。规范群定义了这些相互作用是如何发生的。好的。所以从某种意义上说，它是一个配方。是的。我想你可以这么说。好的。好吧。

一个相互作用配方。不错。你有你的夸克，我是一个夸克。让我们检查一下规范。没错。让我们看看我们如何相互作用。听起来像一个很棒的烹饪节目。我喜欢它。如果你是一个中微子，除了弱相互作用之外，你根本不与任何东西相互作用。所以弱相互作用大质量粒子就是这样。在这个意义上就像中微子一样。

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这是尼尔·德格拉斯·泰森主持的 StarTalk。这让我想起了中微子预测和发现的故事，其中有一些粒子相互作用，并且能量的计算结果缺失。所以它加起来不对。它加起来不对。所有电荷都计算出来了。其他一切都在那里。但有些东西加起来不对，它带走了能量，并且

由于电荷加起来是对的，它必须是中性的。对。这是一点能量，一点。所以我想。鲍利。鲍利预测了它。是的。沃尔夫冈·鲍利？是的。哦，好的。你走进一个房间，你的名字是沃尔夫冈。人们必须闭嘴倾听。但他们只是把钱包给你。这是另一个层次的影响力。所以恩里科·费米创造了中微子这个词。中微子。

对于小的中性粒子。但是，但是，

有一种预测说，那里有一些东西是没有人见过的。是的。我认为对于粒子物理学家来说，这是一个非常强大的位置。是的。通过实验，你非常信任物理定律，以至于当某些东西加起来不对时，你会说，还有一些我们甚至还没有发现的东西。开始寻找。开始寻找。开始寻找。这就是它可能的样子。这是一件美好的事情。好吧，这就是成为理论家的乐趣所在，我们可以提出一些东西来解释

无法解释的数据。所以我们可以发挥创造力。我们可以发明东西。我们编造东西。我们编造东西。我们做科幻小说。但这并不疯狂。我的意思是，你仍然受到约束。你并不是从无到有地编造它，对吧。不。这不是一个故事。是的，你必须满足物理定律。你必须建立在你现有的信息之上。所以想出它实际上并不容易。通常情况下，你会在信封背面想出一个主意。

然后在一天之内，你会意识到，哎呀，这个主意行不通了。所以那是 99% 的时间。所以对于一个能够经受住这个过程考验的想法来说，实际上，这并不容易。它必须是一个非常好的主意。公众需要认识到，我们开玩笑说你只是在编造东西，但你受到自然的约束，它是你的最终法官、陪审员和法官。

刽子手？它来了。好的。他当然给了我一个不祥的答案。是的，是的。所以现在，等等，回到中微子，虽然。我们是否证明了这就是它是什么？是的。这就是中微子？哦，是的，是的，是的。这花了数十年的时间，但是的。对。是的，我们发现了中微子。它的相互作用非常弱。是的，它们每天都在被研究。它们每天都在粒子加速器中被创造和研究。事实上，美国粒子实验界的重大……

推动是建立实验来测量中微子的特性。所以你用粒子加速器创造它们，你让它们穿过地下的地球数千英里，然后你在另一端放置你的探测器。对。它不与地球相互作用。对。就像地球根本不存在一样。是的，这就是为什么他们说中微子一直在穿过地球。对。明白了。明白了。

弱相互作用大质量粒子也类似，因为它们也只有弱相互作用，这就是为什么它们如此难以探测的原因。所以让我们稍微回顾一下，因为理论家需要做出预测。我们做到了，是的。那么你预测了什么？好吧，我做了粒子散射到……的散射率。

如果你要用某种原子建造一个探测器，那么你从弱相互作用大质量粒子撞击原子核会获得多少能量？因为大多数都会穿过。大多数都会穿过。所以散射截面，我认为这就是它的名称，对吧？是的。你发送一些东西，你发送的所有东西中，有多少比例会真正发生相互作用？对。然后你得到一个数字，你根据这个数字设计你的实验。是的。好的。是的。

你通过剩下的东西、不再存在的东西来测量这种相互作用吗？你如何测量这种相互作用？这些相互作用是弹性的。这意味着粒子嗖嗖地飞过，散射开来。好的。但它会在探测器中沉积能量。所以你必须以某种方式测量这种能量。非常少量的能量。这些实验必须在地下深处进行，因为你必须远离会更大得多的竞争信号。所以你必须深入地下一英里。

Did JWST discover dark stars? Neil deGrasse Tyson and comedian Chuck Nice explore the dark universe and how learning about dark matter could help uncover the mystery of JWST’s primordial objects with theoretical physicist Katherine Freese.NOTE: StarTalk+ Patrons can listen to this entire episode commercial-free here: https://startalkmedia.com/show/uncovering-dark-matter-mysteries-with-katherine-freese/Thanks to our Patrons Shara McAlister, Foohawt, Donna Palmieri, Trooj, Leroy Gutierrez, Tricia Livingston, Christina, Chris Ocampo, Eric Stellpflug, and John Potanos for supporting us this week. </context> <raw_text>0 你必须在那里坐很长时间。所以你会遇到宇宙射线之类的。宇宙射线。其他粒子实际上会干扰你的太阳，甚至宇宙射线具有电磁相互作用，这是一种更强的力，发生的频率也更高。所以对于每一个WIMP，你会有数百万个这样的粒子，你永远也无法找出WIMP。所以你必须到地下，因为宇宙射线会被困在地球里。你被困在地球里，因为地球和宇宙射线是同样的东西。是的。对。我的意思是，这里有一些透明度，

但他们知道如何很好地相互作用。

我们应该再次演示电磁相互作用吗？它们相互作用。但在那些实验中，相互作用的原子核会发出光吗？或者是你看到的光？还是容器的温度？好吧，你知道，有不同的实验技术。所以这两种情况都可能发生。所以你正在沉积能量，这可能只是，你寻找沉积的热量。它可以产生一些你寻找的光闪。取决于实验类型。好的。好的。

我最近没有听说过，所以我假设我们还没有做出这样的发现。大多数实验都没有发现任何东西，只有一个例外，那就是DAMA实验。

那是……杰弗里·达默是一位物理学家。你知道吗？不，我认为他是一个食人魔。哦，天哪。哦，不，那是杰弗里·达默。对不起。不，达默，这是什么实验？达默，我不知道这是什么。某种暗物质实验。但它在意大利，在罗马郊外的山区下面，亚平宁山脉。所以达默实验看到了一种叫做信号年度调制的现象。这是我们预测的，计数率应该在……最高

在六月，在十二月最低。他们有15年的数据，其中包含这种年度调制。所以他们肯定看到了我们预测的东西，但没有人知道该怎么解释它，因为他们不分享他们的数据，这很不寻常，大多数情况下。但这是因为太阳和我们与太阳之间距离的差异吗？这是因为地球绕着太阳转。对。这意味着我们和粒子之间的相对速度会根据一年中的时间而变化。好的。

太阳绕着银河系的中心旋转，所以看起来我们正在进入WIMP的风中。所以看起来，就像雨落在你的挡风玻璃上一样。看起来你正在进入。就像你开车进入暴风雨一样。看起来它正朝你而来。看起来它正朝你而来。这种相对速度非常重要，但由于地球绕太阳运行，当你进入那股风时，你会得到更高的计数率。

当你出来的时候……当它绕着银河系中心运行时，它从哪里来？好吧，我们正在绕着，太阳绕着银河系的中心运行。对。但为什么会有两个不同的方向？哦，好的。所以这两个不同的方向只是因为地球绕着太阳转。嗯哼。好的，所以太阳是这样的，地球绕着它转。

风从哪个方向吹来？风是从这边吹来的。为什么它来自……这就是我问的。因为太阳朝那个方向走。哦，好的。只是太阳的运动。只是太阳。它创造了一种人工风。我们要么顺风而行，要么逆风而行。是的。

明白了。是的。明白了。好的。所以这不是真正的风。它看起来像风，因为我们正在进入它。好的。现在，如果暗物质不与我们相互作用，它也不与自身相互作用，是吗？哦，是的，它会。它会湮灭。所以当两个暗物质粒子相互碰撞……

它们会湮灭，这意味着它们会变成其他的东西。那么你如何用暗物质制造物体呢？我不用暗物质制造物体。你用暗物质制造物体吗？我认为你制造了一个暗物质恒星。不，暗星几乎完全由氢和氦组成。

99.99%。还有一点暗物质。这很正常，就像所有的恒星一样。就像所有的恒星一样。好的。是的。但是，不，它只来自大爆炸的氢和氦，因为这些是宇宙中形成的第一批恒星。明白了。所以它们里面没有任何其他东西。没有碳、氮、氧。所有的恒星都含有氢和氦。这就是我的意思。是的，是的，是的。所以它是普通物质，但它是由暗物质驱动的。所以……

那是因为你那里有很多暗物质，而那些暗物质……是大爆炸后留下的。好的，让我们回顾一下。暗星将是宇宙历史上形成的第一批恒星，当时宇宙只有2亿岁，而我们现在是140亿岁。这是你的宝贝，这些暗星。这是我的宝贝。这是你的出生费。这是我的宝贝。是的，好的，继续。是的，是的。继续。是的。是的。在大爆炸初期……

这些东西会在原星系的中心形成。是的。小的物体将合并在一起，以后形成我们的星系。那就是行动的地方，引力作用的地方。是的。所以在这些原星系物体——它们被称为迷你晕——的正中央，

在那里你会发现正在坍缩的氢云，它们正在形成恒星的路上。在标准图像中，它们会继续坍缩并形成比太阳质量小千分之一的小物体，然后重新聚集到大约太阳质量的100倍。但没有人问，是的，但是如果你正好在原星系的中心，暗物质呢？那会怎么样？对。所以这就是我们提出的问题。它会改变——

这样做？好吧，在我们的星系中心，在原星系的中心有很多暗物质。你正好在中间才是重要的。明白了。因为那里有很多暗物质。明白了。当你有很多暗物质时，你会得到很多暗物质湮灭。为什么暗物质会在中心聚集？因为这是对引力的反应。我们知道这一点。哦，那是对的。因为在每个星系的中心，都有一个黑洞。是这样的吗？黑洞无关紧要。黑洞无关紧要。不，不。只是……

是的，如果你去任何大质量物体的中心，一个星系，一个星团，任何东西，那里都有大量的暗物质。然后当你向外移动时，它的密度会越来越小，就暗物质而言。有趣。需要明确的是，如果暗物质是一种物质，那么它的数量比我们的物质多。对。所以它被比作。我喜欢这个比喻。如果我说错了，请纠正我。当我们观察我们的星系时，

以及它们的光，恒星。这是暗物质海洋上的泡沫

实际上是驱动宇宙中所有物质聚集的地方。没错。这是一个公平的描述吗？是的，这很好。是的，而我们在这里认为可见的恒星和星系，那就是重点。不，暗物质决定了一切。你知道，这是一个奇怪的想法。恒星围绕星系中心旋转的方式……

如果没有暗物质提供引力来保持它们的稳定，它们就会被甩出星系。对。所以我们非常需要暗物质。

即使是银河系也是如此。维拉·鲁宾首先证明了这一点。是的。1976年。你算出所有恒星的移动速度。所以你速度太快了。对，要留下来。要留下来。你速度太快了。你有足够的逃逸速度，但你没有逃逸。这孩子是怎么留在旋转木马上的？他不够胖，无法留在旋转木马上。足够大。足够大。非常好。非常好。他应该被甩掉了。甩掉了。所以一些额外的力量正在支撑它。

对。然后瞧，这个神秘的问题。这就是整个事情如此引人入胜的地方。就像你们一样，所有信息都允许你们推断所有其他信息。是的。疯狂。这就是它的运作方式。真是太疯狂了。这就是它的运作方式。而且它之所以有效是因为我们信任的信息。对。

我们信任的程度让我们相信我们接下来发明的任何东西都可能有一定的有效性。因为这奏效了。我们必须测试它。我们必须找到它。我们必须通过实验或观察来证明它。对。是的。哇。

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所以，凯蒂，给我更新一下你的宝贝们，你的暗星。人们还在考虑它们吗？哦，是的。而 JWST 非常适合观测早期宇宙和星系的诞生，在我看来……

或者正好处于你需要测试你的假设的地方？好吧，这些暗星在第一次形成时，质量大约与太阳一样大，但它们真的很奇怪。它们的距离是10倍，它们的半径是地球和太阳之间距离的10倍。

这难道不奇怪吗？它们是巨大的蓬松物体，而且非常非常冷。它们不热，没有聚变，没有核心，什么都没有。它们不断地吸积、生长、生长，直到它们可以达到太阳质量的百万倍，亮度达到十亿倍。

在早期宇宙中。现在你有了可以看见的东西，你可以寻找它。哇。哇，因为你……等等，等等，等等。所以如果它没有进行核聚变，亮度从哪里来？暗物质加热。暗物质加热。就在那里。是的。你不会耗尽暗物质吗？它只是不断地自我湮灭。你会耗尽的。好吧，那里有一个可怕的……你是对的。最终你会的。但那时迷你晕会与其他迷你晕合并。

如果暗星停留在中心，它可以继续下去。它可以继续获得越来越多的暗物质。等等。等等。所以如果你的暗星用光了里面的所有暗物质，那么它就只是一个巨大的气球。是的。猜猜会发生什么，质量是太阳百万倍的东西，不再有热源了。崩溃。黑洞。

超大质量黑洞，没有人知道该如何解释。所以你解释一下。是的，大黑洞问题。我们可以解释它。因为我们不知道如何制造大黑洞。不，我们不知道。我们不知道。没有宇宙铲子可以制造大黑洞。而你免费制造它。是的。哇，看看这个。你知道我说过你尝试的想法通常三天内就会失败吗？好吧，这恰恰相反。有人告诉我们，

哦，你知道你刚刚解决了一个大问题吗？我说，什么问题？大黑洞问题。星系中心的大质量黑洞。超大质量黑洞。我们说，好吧，一定有某种方法可以引导物质。这里未说明的大问题是，到达任何东西的中心都很难。对。如果你有任何运动的话。因为如果你能到达中心，这意味着你周围没有角动量。你必须像，所以人们说，让我们把垃圾送到太阳上。对。做不到。

因为我们所有的垃圾都以每秒30公里的速度与地球一起绕太阳运行。你必须停下来。你必须把速度降到零。然后它就会落向太阳。好吧，

如果它有任何其他速度，它只会绕太阳运行。它会和你一起走。它会和你一起乘坐。它会通过绕地球运行、绕太阳运行、垃圾绕太阳运行而进行年度调制。这太酷了。我以前从未听说过。你是绝对正确的。你不能只是把垃圾射向太阳。射向太阳，因为它在横向移动。它只会……

它会像你一样开始绕太阳运行。正确，正确。太神奇了。你知道它会做什么吗？它将有一个轨道，使它与地球再次相交。对。是的。然后你的垃圾又回来了。又回到你脸上。好的，所以你解决了超大质量黑洞问题。哇。所以他们会创造黑暗，

物质本身，不是吗？黑洞。所以大部分吸积是普通物质。暗星创造了普通物质，越来越多的普通物质。不，不，不。越来越多的氢。如果超大质量黑洞位于星系中心，而暗物质位于星系的中心，星系位于暗物质的中心，那么为什么黑洞也不会吞噬暗物质呢？是的，我想是的。

好的。然后那里可能会有更多正在湮灭的暗物质，你可以寻找暗物质湮灭的特征。好的，所以当它湮灭时，它会给出……同样的湮灭，与早期宇宙中发生的湮灭相同。它会发出我们……是的。普通的伽马射线，不是暗物质。不，普通的伽马射线。是的。伽马射线，所以是高能光子。哇。费米卫星中的人……

正在观察伽马射线天空。以恩里科·费米命名。以恩里科·费米命名。而且它有……它专门研究光谱的哪一部分？

伽马射线伽马射线好的，它看到来自我们星系中心的多余物质，有些人推测，哦，那是暗物质湮灭，这将是如此酷炫，现在的问题是，在星系中心有很多天体物理学，有很多东西可以制造出来，有很多其他东西可以制造相同的信号，所以我们不确定，好的，但是凯蒂，当你获得诺贝尔奖时，你会邀请我们去斯德哥尔摩吗？好吧，你知道我

我在斯德哥尔摩已经住了10年了。我已经去过几次诺贝尔奖颁奖典礼了。而且我有，等等。我的意思是，我知道如何偷偷带人进去。哦，对不起。甜蜜的。哦，走后门，低于平均水平。

不，我不希望你偷偷溜进去。我希望你宣布我们。我会邀请你们的。我想偷偷溜进去。我想被宣布。尼尔·泰森和洛德·奈斯。洛德·奈斯。对。好吧，所以你解决了黑洞问题，超大质量黑洞问题。太神奇了。JWST 如何对此做出贡献？我们在 2007 年有了暗星的想法。然后在 2010 年，诺贝尔奖获得者约翰·马瑟，

他是詹姆斯·韦伯太空望远镜背后的那个人，对我们说：“嘿，给我们一些预测。这些是明亮的早期天体。我们可以寻找它们。”所以我们做了。所以我们预测了光谱应该是什么样的。所以不同频率有多少光

会从这些天体中发出。它们只由氢和氦组成，所以你最好不要看到任何其他元素的迹象。所以当詹姆斯·韦伯启动时，我们准备将他们看到的早期宇宙天体与我们的暗星预测进行比较。现在，一颗暗星的亮度可以与整个早期星系中的恒星一样亮。所以要区分它们，好吧，目前还没有很多光谱

但当时，我们在一年以前做了这件事，有五个天体的光谱我们可以拿到，其中三个与暗星完全匹配。但我们还不知道。但这五个天体是宇宙黑暗时代中那些神秘的天体。绝对的。我认为我们对此做过一件事。在星系形成之前，物质已经聚集，所以恒星形成之前有一个差距，我们都称之为黑暗时代。嗯哼。

然后詹姆斯·韦伯启动了，发现了五个在黑暗时代做仰泳的星系。谁订购的？没有人订购。显然是凯蒂订购的。好。好吧，这件好事是标准模型，Lambda CDM，

冷暗物质和暗能量，每个人都认为是标准的。所以 CDM，冷暗物质。CDM，冷暗物质。而 lambda 是爱因斯坦的……宇宙常数。它给了我们宇宙的加速。是的。是的，好的。所以根据……

根据该模型，他们从早期宇宙中看到的一些天体质量太大。它们会有太多的恒星。这说不通。它们没有时间变得那么大。好吧，宇宙中所有普通物质都必须进入这些东西，这根本说不通。你没有足够的普通物质来产生那么多恒星。所以，好吧，我们来取一些。它们是暗星。哦，好的。

好的。是的。我们还不知道，因为你需要更好的光谱。你需要更多细节。但目前的基本光谱。基本光谱匹配。并且只是为了提醒大家，所以你说了，我会再说一遍，当你获取光谱时，你想知道不同频率有多少能量进入。

波长。对。光谱的形状原则上可以用你的模型来预测。是的。所以光谱匹配。所以不仅仅是这里的一个点有多少能量。有多少能量就是什么。一旦你将所有这些匹配起来，那就是一个相当不错的预测。这让你更有信心。太疯狂了。所以我们未来需要做的就是等待更多的数据，因为其中一些

进入的天体将被透镜化。换句话说，它们前面有一堆质量。它会放大图像，然后你会更详细地看到，哦，那是一颗具有我们预测的氢和氦的暗星，还是其他含有碳、氮等等的东西。所以我们正在等待更多的数据。我有一些记忆，有些人称之为

他们有一个叫做黑暗大爆炸的想法。那是一回事吗？是的，是的。我们发明的。我可以这么说。我们发明的。好的。哇。好的。好吧，我们正在问，我们意识到人们谈论在大爆炸初期存在一个加速膨胀的暴胀时期。在结束时，这种能量，这种真空能量会转化为普通物质。

这就是普通物质的来源。人们通常认为，哦，你制造物质，普通物质，标准模型粒子。你制造暗物质，你一次性制造所有物质。我们有了一个想法，好吧，等等，如果不一样呢？如果暗物质后来产生呢？所以我们要说，好的，早期有暴胀，但后来有一个暗区。现在我们谈论的是根本不与普通物质相互作用的暗物质，你知道的，它是不一样的。

所以如果在这个暗区中，你可以有一个较小的真空能量，后来转化为暗物质，稍后产生暗物质。我们当时的时间……这样做会给你带来什么好处？好吧，我们想做的是把它一直推到物质和辐射、物质-辐射相等的时候……

在这种情况下，如果你正在产生暗物质，那将是很酷的。但我们无法做到这一点。所以我们能把它推到最远的地方是

大爆炸后一个月。所以我们在大爆炸后一个月有了黑暗大爆炸，但在人类尺度上，这在早期宇宙中是一个非常非常长的时间。鉴于发生的事件序列，在过去一个月之前发生了无数的事情。哦，上帝，是的。是的。好的。我们还讨论了你会得到什么样的暗物质粒子，所以我们有像食人暗物质这样的东西。我们有黑暗哥斯拉。我们玩得很开心。黑暗哥斯拉。黑暗，我们有黑暗WIMP，所有这些。

各种非标准的可能性。我从未听说过这些粒子，但我不想惹黑暗哥斯拉。好吧，黑暗哥斯拉相当重，是的。黑暗罗丹怎么样？雕塑家？罗丹？不，不，不。罗丹。罗丹。

如果你要提到哥斯拉，你必须提到罗丹。罗丹是……哥斯拉的死敌。是的，是的。他是吗？是的。哦，我以为你在说雕塑家。是的，所以罗丹基本上是一种翼龙。像翼龙一样。但它是超音速的。所以它会飞，公共汽车会跟在它后面翻滚。如果黑暗哥斯拉有这么大的质量，黑暗食人魔，你叫它什么？是的，我们也有黑暗食人魔。黑暗食人魔。那些做什么？黑暗食人魔……

吃，吃，吃自己。所以你一开始有四个，当它们相互作用时，你最终只剩下两个。

哦。伙计。而最后两个肚子都很大。好的。所以它们不会湮灭或其他任何东西。它们实际上会吞噬它们。是的，它们会吞噬自己。这些是你从你所有的方程式和分析中得出的特性。好吧，这些是不同的可能的暗区，暗物质粒子，可以从人们以前没有真正考虑过的这些气泡碰撞的黑暗大爆炸中产生。好的。

所以这些都是新的想法。好的，当然，还有其他人的假设。有没有人特别批评你的工作？你有死敌吗？不，我很高兴地说。很好，很好。所以它与其他想法一起漂浮着，最终数据会显示出来。是的。优秀。所以你实际上，我会问你们两个，你是否真的在乎某人……

如果他们的理论最终被证明是正确的，而你的理论不是？这会让你感到痛苦吗？当然。好的。但我真的认为，作为黑洞前兆的暗星比其他候选者更好，因为我认为其他……是提出它们的人说的。我只是说说。真的。真的。但如果其中一个被证明是正确的，我当然会失望。但是是的，但是……

作为这项研究练习的非参与者，我可以说，

如果我们有任何解决方案，我都会庆祝。是的，好的。对，对。是的，对。因为它提高了我们对已知宇宙的理解。你知道，实际上有些人恰恰相反。人们已经接受了我们的想法，瑞典有一个小组，他们与弗吉尼亚大学合作，拥有大量的资金来研究作为超大质量黑洞前兆的暗星。他们是可以告诉你为什么的人

其他竞争模型存在问题。所以情况有点相反。人们正在接受它。对。这是一个好兆头。这是一个好兆头。是的，这是一个好兆头。而这并不是你特别寻求的东西

特别去……不，根本不是。这实际上只是在你寻找其他信息时呈现给你的。现在，当我们第一次提出这些想法时，我们遇到了巨大的阻力。所以我还记得当我们……暗星的想法……由什么粒子传播？由什么？马乔。那是马乔。伙计们。伙计们，好吗？人类。伙计们，人类。家伙粒子。家伙粒子。

它是家伙粒子。家伙粒子。家伙。这是一个小讨厌鬼。是的，粒子物理学就像男权主义的最后堡垒。对。对，好的。是的，所以我们去参加了一个会议……

在伯克利，该领域的一位领导者说，这可能会彻底改变一切。去参加这个会议，只贴一张海报。好吧，我不知道怎么做海报，所以我们只贴了几张纸。只是一张海报。在会议上，有些人会做演讲，但没有足够的时间和空间让每个人都做演讲，所以他们会有海报展示环节，在那里你……而且……

这有缺点也有好处。海报，你没有那么显眼。对。但是你可以与某人进行一对一的谈话，这可能是非常丰富和深刻的。这叫做科学展览。科学展览。这是我一生中唯一一次做海报。我通常做演讲。好的。但这太新了，没有时间做演讲，对吧？但人们对这个节目极其怀疑，我们这么说。我听到一个研究生称我们为疯子。

我不是开玩笑。哦。是的。然后同一个研究生后来写了关于它的论文。所以我们有皈依者。这真的很奇怪。我们有人说，你为什么要发明WIMP？就像，什么？你为什么不用希格斯玻色子作为暗物质？希格斯玻色子的寿命是多少秒？你不能用它来构建暗物质。所以我们有很多……

很多反对意见，我们这么说吧。所以当你有一个新的想法——但你会期望这样。等等，你会期望一个新想法是这样的。每次都会发生。这是出于尊重，他们才攻击你。我对这些评论感到非常震惊。但同样的人，那两个人，最终都独立地撰写了关于暗星的论文。

这令人满意。我的意思是，如果你有……他们回来道歉了吗？没有，但如果你有……好吧，告诉我他们的名字。查克，我们找到一个人了。我们知道是谁。我们找到一个人了。是的，我们找到某人了。我们找到某人了。稍后再告诉你。我们会聊聊。是的，我们会聊聊。让我们知道。所以这是令人欣慰的。如果科学是正确的，人们会说，哦，好吧。他们最终会明白的。是的，如果科学是正确的……

那是2007年。然后他们就是混蛋，对吧？我的意思是，如果科学是正确的。他们揭示了他们甚至无法跳出自己的思维定势。对。所以你跳出思维定势，你必须预料到这种事情。我遇到过很多次了。但最终，如果科学是正确的，那么它就是正确的。如果科学是正确的，它与你做了多么好的演讲无关。

是的。或者我们甚至怎么付钱。没关系。你知道，如果你做了精彩的演讲，人们会听到你在做什么，这很重要。不，但如果科学是错误的，他们会听到的，他们只会延迟它必须被扔进垃圾桶的时间。真的。对吧？对。这是正确的。好的。所以这回到了一个想法，我在工作吗？我可以有创造力，但这是科幻小说吗？不，因为它最终必须……

在数学方面理论上成立，而且它不能被你没有想到的其他界限立即排除。所以它必须长期有效。凯蒂，谢谢你让我们了解到这一点。我不知道最新的……谁知道呢？我的意思是……黑暗。黑暗。黑暗的宇宙。我很高兴了解到

这是一个活跃的、经过检验的、假设的领域。是的。那么我们应该原谅她是一位粒子物理学家，并提出一个粒子作为结果吗？在这一点上，我就像那个写论文的学生。你的皈依者。我是一个皈依者。这太棒了。完全皈依。全力以赴。所以凯蒂，谢谢你来了。谢谢。

- 谢谢你，尼尔。谢谢你，查克。很高兴见到你。- 很高兴见到你。- 你在奥斯汀，但你来到这里是因为正如你线下所说，你在世界科学节上做了演讲。- 我上周六做的。- 是的。你知道谁负责世界科学节吗？- 布莱恩，对吧？- 布莱恩·格林。- 是的。- 他是我们节目的朋友。- 是的。- 是的。他将科学家、艺术家和文化力量聚集在一起，只是为了表明科学是我们日常生活的一部分。每年都这样做。可能有过疫情中断，

每年，这让你来到这里。你儿子要结婚了。我儿子要结婚了。恭喜。好的。太好了。你做到了。好吧，凯蒂，再次感谢你来到这里。谢谢。好了，这是星际访谈，暗宇宙版。与我的朋友和同事凯蒂·弗里斯。查克，很高兴你来了。一直很高兴。不像我们文明中的许多其他事迹，

科学以其方法和工具极其精确地确定客观真理，并摒弃客观谬误。我们通过提出一个想法并对其进行测试、挑战，甚至攻击来实现这一点，因为有如此多的想法，宇宙可能有如此多的方式

但它实际上只有一种方式。因此，最终，无论你有什么想法，无论你认为宇宙可以是什么样子，应该是什么样子，应该是什么样子，它都是你任何想法的最终法官、陪审员和执行者。并与来自粒子物理宇宙的朋友和同事凯蒂聊天，讨论他们如何利用经过检验的关于宇宙的已知想法，

然后将它们扩展到尚未经过检验的领域，我只是想起了科学不仅是如何运作的，而且当它从中做出发现时是多么美丽。这是一个宇宙视角。直到下次，继续仰望。嘿，富达。嘿。

我该如何记住每月投资？使用富达应用程序，您可以选择时间表并设置股票和 ETF 的定期投资。哦，这听起来比我想象的要容易。你可以做到。是的，我可以。现在，我把钥匙放在哪里了？你会在放的地方找到它们。投资涉及风险，包括损失风险。富达经纪服务有限公司。纽约证券交易所成员 SIPC。

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