Could we create dark matter? - Rolf Landua

Conseguíriamos criar matéria escura? - Rolf Landua

Tradutor: Nicole Kleiber Revisor: Custodio Marcelino

85% of the matter in our universe is a mystery.

Oitenta e cinco por cento da matéria em nosso universo é um mistério.

We don't know what it's made of, which is why we call it dark matter.

Não sabemos do que é feita, motivo pelo qual a chamamos de matéria escura.

But we know it's out there because we can observe its gravitational attraction

Mas sabemos que está lá fora, pois podemos observar sua atração gravitacional

on galaxies and other celestial objects.

em galáxias e em outros corpos celestes.

We've yet to directly observe dark matter,

Ainda não observamos diretamente matéria escura,

but scientists theorize that we may actually be able to create it

mas cientistas teorizam que possamos ser capazes de criá-la

in the most powerful particle collider in the world.

no mais poderoso colisor de partículas no mundo.

That's the 27 kilometer-long Large Hadron Collider, or LHC,

Este é o LHC, Grande Colisor de Hádrons, de 27 quilômetros de extensão,

in Geneva, Switzerland.

em Genebra, na Suíça.

So how would that work?

E como isso funcionaria?

In the LHC, two proton beams move in opposite directions

No LHC, dois feixes de prótons se movem em direções opostas

and are accelerated to near the speed of light.

e são acelerados até próximo da velocidade da luz.

At four collision points, the beams cross and protons smash into each other.

Em quatro pontos de colisão, os feixes se cruzam e prótons se chocam.

Protons are made of much smaller components called quarks and gluons

Prótons são compostos de partículas muito menores chamadas quarks e glúons.

In most ordinary collisions, the two protons pass through each other

Na maioria das colisões, os dois prótons se atravessam

without any significant outcome.

sem resultados significativos.

However, in about one in a million collisions,

Contudo, em aproximadamente uma em um milhão de colisões,

two components hit each other so violently,

dois componentes se chocam tão violentamente,

that most of the collision energy is set free

que a maior parte da energia de colisão é liberada

producing thousands of new particles.

produzindo milhares de novas partículas.

It's only in these collisions that very massive particles,

É apenas nessas colisões que partículas muito massivas,

like the theorized dark matter, can be produced.

como a proposta matéria escura, podem ser produzidas.

The collision points are surrounded by detectors

Os pontos de colisão são cercados por detectores

containing about 100 million sensors.

contendo aproximadamente 100 milhões de sensores.

Like huge three-dimensional cameras,

Como câmeras tridimensionais enormes,

they gather information on those new particles,

eles coletam informações dessas novas partículas,

including their trajectory,

incluindo suas trajetórias,

electrical charge,

carga elétrica,

and energy.

e energia.

Once processed, the computers can depict a collision as an image.

Após processada, os computadores podem demonstrar uma colisão como uma imagem.

Each line is the path of a different particle,

Cada linha é o caminho de uma partícula diferente,

and different types of particles are color-coded.

e diferentes tipos de partículas são coloridas distintivamente.

Data from the detectors allows scientists to determine

Dados dos detectores permitem que cientistas determinem

what each of these particles is,

o que cada uma dessas partículas é,

things like photons and electrons.

coisas como fótons e elétrons.

Now, the detectors take snapshots of about a billion of these collisions per second

Detectores tiram fotos de aproximadamente um bilhão dessas colisões por segundo

to find signs of extremely rare massive particles.

para encontrar sinais dessas partículas massivas extremamente raras.

To add to the difficulty,

Para aumentar a dificuldade,

the particles we're looking for may be unstable

essas partículas que procuramos podem ser instáveis

and decay into more familiar particles before reaching the sensors.

e decair em partículas mais comuns antes de atingirem os sensores.

Take, for example, the Higgs boson,

Tome como exemplo o bóson de Higgs,

a long-theorized particle that wasn't observed until 2012.

uma partícula teorizada há muito tempo e que não havia sido observada até 2012.

The odds of a given collision producing a Higgs boson are about one in 10 billion,

As chances de uma colisão produzir um bóson de Higgs são de uma em 10 bilhões,

and it only lasts for a tiny fraction of a second

e ele se mantém por apenas uma pequena fração de segundo

before decaying.

antes de decair.

But scientists developed theoretical models to tell them what to look for.

Mas cientistas desenvolveram modelos teóricos para mostrar-lhes o que procurar.

For the Higgs, they thought it would sometimes decay into two photons.

Para o bóson de Higgs, eles pensaram que se decomporia em dois fótons.

So they first examined only the high-energy events

Eles então examinaram primeiro apenas os eventos de alta energia

that included two photons.

que incluíam dois fótons.

But there's a problem here.

Mas havia um problema aqui.

There are innumerable particle interactions

Existem inúmeras interações de partículas

that can produce two random photons.

que podem produzir dois fótons aleatórios.

So how do you separate out the Higgs from everything else?

Como separar o bóson de Higgs do restante?

The answer is mass.

A resposta é massa.

The information gathered by the detectors allows the scientists to go a step back

A informação colhida pelos detectores permite que os cientistas voltem um passo

and determine the mass of whatever it was that produced two photons.

e determinem a massa do que produziu os dois fótons.

They put that mass value into a graph

Colocam o valor da massa em um gráfico

and then repeat the process for all events with two photons.

e repetem o processo para todos os eventos com dois fótons.

The vast majority of these events are just random photon observations,

A maioria destes eventos é apenas observações aleatórias de fótons,

what scientists call background events.

o que cientistas chamam de eventos de fundo.

But when a Higgs boson is produced and decays into two photons,

Mas quando um bóson de Higgs é produzido e se decompõe em dois fótons,

the mass always comes out to be the same.

a massa sempre é a mesma.

Therefore, the tell-tale sign of the Higgs boson

Portanto, o sinal de um bóson de Higgs

would be a little bump sitting on top of the background.

seria um pequeno inchaço no topo do plano de fundo.

It takes billions of observations before a bump like this can appear,

São necessárias bilhões de observações até que um inchaço como esse apareça,

and it's only considered a meaningful result

e só é considerado um resultado definitivo

if that bump becomes significantly higher than the background.

se o inchaço se torna notadamente maior que o plano de fundo.

In the case of the Higgs boson,

No caso do bóson de Higgs,

the scientists at the LHC announced their groundbreaking result

os cientistas no LHC anunciaram seu resultado revolucionário

when there was only a one in 3 million chance

quando havia apenas uma chance em 3 milhões

this bump could have appeared by a statistical fluke.

de que o inchaço aparecesse ao acaso.

So back to the dark matter.

De volta à matéria escura.

If the LHC's proton beams have enough energy to produce it,

Se os feixes de prótons do LHC possuírem energia suficiente para produzí-la,

that's probably an even rarer occurrence than the Higgs boson.

provavelmente seria um evento ainda mais raro que o bóson de Higgs.

So it takes quadrillions of collisions combined with theoretical models

Precisaríamos de mil bilhões de colisões combinadas com modelos teóricos

to even start to look.

para começar a procurar.

That's what the LHC is currently doing.

Isso é o que o LHC está fazendo agora.

By generating a mountain of data,

Ao gerar uma montanha de dados,

we're hoping to find more tiny bumps in graphs

esperamos encontrar mais pequenos inchaços em gráficos

that will provide evidence for yet unknown particles, like dark matter.

que proverão evidências para partículas ainda desconhecidas, como matéria escura.

Or maybe what we'll find won't be dark matter,

Talvez o que vamos encontrar não seja matéria escura,

but something else

mas algo diferente

that would reshape our understanding of how the universe works entirely.

que alteraria completamente nosso entendimento de como o universo funciona.

That's part of the fun at this point.

E isso é parte da diversão nesse momento.

We have no idea what we're going to find.

Não temos ideia do que vamos encontrar.