The search for dark matter -- and what we've found so far | Risa Wechsler

Traductor: Rosa Rey Revisor: Eduardo Sierra

Do you ever think about what would happen

¿Piensan a veces en lo que pasaría si el mundo fuera un tanto diferente?

if the world were a little bit different?

How your life would be different

¿Cuán distintas serían sus vidas

if you were born 5,000 years from now

si fueran a nacer dentro de 5000 años en vez de en la actualidad?

instead of today?

How history would be different

¿Cómo cambiaría la historia

if the continents were at different latitudes

si los continentes estuvieran a distintas latitudes,

or how life in the Solar system would have developed

o cómo se habría desarrollado la vida en el sistema solar

if the Sun were 10 percent larger.

si el Sol fuera un 10 % más grande?

Well, playing with these kinds of possibilities

Me dedico a barajar este tipo de posibilidades,

is what I get to do for a living

but with the entire universe.

pero con el universo en su totalidad.

Diseño modelos de universo en un ordenador.

I make model universes in a computer.

Digital universes that have different starting points

Universos digitales con diferentes orígenes

and are made of different amounts of different kinds of material.

y con diferentes proporciones de diferentes tipos de material.

And then I compare these universes to our own

Y después comparo estos universos con el nuestro

to see what it is made of and how it evolved.

para averiguar de qué está hecho y cómo evolucionó.

This process of testing models with measurements of the sky

Este método de poner a prueba modelos con mediciones del cosmos

has taught us a huge amount about our universe so far.

nos ha enseñado mucho acerca de nuestro universo.

One of the strangest things we have learned

Una de las cosas más curiosas que hemos descubierto

is that most of the material in the universe

es que una gran parte de la materia del universo

is made of something entirely different than you and me.

está compuesta de algo totalmente diferente a nosotros.

But without it,

Pero sin ella

the universe as we know it wouldn't exist.

no existiría el universo tal y como lo conocemos.

Everything we can see with telescopes

Todo lo que los telescopios permiten observar

makes up just about 15 percent of the total mass in the universe.

constituye apenas el 15 % de la materia total del universo.

El resto, el 85 %,

Everything else, 85 percent of it,

doesn't emit or absorb light.

no emite ni absorbe luz.

We can't see it with our eyes,

No podemos verla con nuestros ojos,

we can't detect it with radio waves

no podemos detectarla con ondas de radio, microondas o cualquier otro tipo de luz.

or microwaves or any other kind of light.

But we know it is there

Pero sabemos que está ahí por su efecto en lo que podemos ver.

because of its influence on what we can see.

It's a little bit like,

Es como si fuéramos a mapear la superficie de nuestro planeta y todo lo que contiene

if you wanted to map the surface of our planet

and everything on it

using this picture of the Earth from space at night.

a partir de esta imagen nocturna de la Tierra desde el espacio.

You get some clues from where the light is,

Los puntos con luz nos sirven de pista, pero no se distingue gran cosa,

but there's a lot that you can't see,

everything from people to mountain ranges.

como a personas o cordilleras.

And you have to infer what is there from these limited clues.

Hemos de averiguar qué hay con esas pocas pistas.

We call this unseen stuff "dark matter."

Esta materia invisible es la "materia oscura".

Now, a lot of people have heard of dark matter,

La mayoría de gente sabe de su existencia,

but even if you have heard of it,

pero, aunque hayan oído hablar de ella,

it probably seems abstract,

puede parecer algo abstracto y distante,

far away, probably even irrelevant.

incluso irrelevante.

Well, the interesting thing is,

Lo asombroso es que la materia oscura está en todas partes,

dark matter is all around us

and probably right here.

puede que incluso aquí mismo.

In fact, dark matter particles

De hecho, puede que las partículas de materia oscura

are probably going through your body right now

atraviesen sus cuerpos mientras están sentados en esta sala.

as you sit in this room.

Porque estamos en la Tierra, la cual gira alrededor del Sol,

Because we are on Earth

and Earth is spinning around the Sun,

and the Sun is hurtling through our galaxy

y el Sol atraviesa nuestra galaxia a unos 800 000 km por hora.

at about half a million miles per hour.

But dark matter doesn't bump into us,

Pero la materia oscura no colisiona con nosotros; nos atraviesa.

it just goes right through us.

So how do we figure out more about this?

¿Cómo podemos averiguar más sobre ella?

¿Qué es y cuál es su relación con nuestra existencia?

What is it,

and what does it have to do with our existence?

Well, in order to figure out how we came to be,

Para poder averiguar cómo llegamos a existir,

we first need to understand how our galaxy came to be.

primero tenemos que entender cómo surgió nuestra galaxia.

This is a picture of our galaxy, the Milky Way, today.

Esta es una imagen de nuestra galaxia, la Vía Láctea, en la actualidad.

What did it look like 10 billion years in the past

¿Qué aspecto tenía hace 10 000 millones de años,

or what would it look like 10 billion years in the future?

o qué aspecto tendrá en 10 000 millones de años?

What about the stories

¿Qué cuenta la historia de los cientos de millones de otras galaxias

of the hundreds of millions of other galaxies

that we've already mapped out with large surveys of the sky?

que ya hemos mapeado con amplios estudios del firmamento?

How would their histories be different

¿Cómo cambiarían sus historias si el universo tuviera otra composición,

if the universe was made of something else

or if there was more or less matter in it?

o si tuviera más o menos materia?

So the interesting thing about these model universes

Lo interesante de estos modelos de universo

is that they allow us to test these possibilities.

es que nos permiten explorar esas posibilidades.

Let's go back to the first moment of the universe --

Volvamos al instante inicial del universo,

just a fraction of a second after the big bang.

tan solo una fracción de segundo después del Big Bang.

In this first moment,

En ese instante inicial, no existía la materia.

there was no matter at all.

The universe was expanding very fast.

El universo se expandía muy rápido.

And quantum mechanics tells us

Y la mecánica cuántica sostiene

that matter is being created and destroyed

que la materia se crea y se destruye continuamente, en todo momento.

all the time, in every moment.

At this time, the universe was expanding so fast

En ese instante,

el universo se expandía tan rápido que la materia creada no podía destruirse.

that the matter that got created couldn't get destroyed.

And thus we think that all of the matter was created during this time.

Y por eso creemos que toda la materia fue creada en ese instante.

Both the dark matter

Tanto la materia oscura

and the regular matter that makes up you and me.

como la materia común de la que estamos compuestos.

Now, let's go a little bit further

Retrocedamos un poco más,

to a time after the matter was created,

hasta el instante posterior a la creación de la materia,

after protons and neutrons formed,

cuando se formaron los protones y los neutrones

after hydrogen formed,

y cuando se formó el hidrógeno,

about 400,000 years after the big bang.

a unos 400 000 años del Big Bang.

The universe was hot and dense and really smooth

El universo estaba caliente, era denso y muy uniforme,

but not perfectly smooth.

pero no completamente uniforme.

This image, taken with a space telescope called the Planck satellite,

Esta imagen, tomada con un telescopio espacial llamado satélite Planck,

shows us the temperature of the universe

nos muestra la temperatura del universo en cualquier dirección.

in all directions.

Y lo que vemos

And what we see

is that there were places that were a little bit hotter

es que había lugares un poco más calientes y densos que otros.

and denser than others.

The spots in this image

Los puntos en la imagen

represent places where there was more or less mass in the early universe.

representan zonas con más o menos masa en el universo primario.

Those spots got big because of gravity.

Esos puntos se ampliaron debido a la gravedad.

The universe was expanding and getting less dense overall

El universo se expandió y perdió densidad en su totalidad

over the last 13.8 billion years.

hace 13 800 millones de años.

But gravity worked hard in those spots

Pero la gravedad ejerció su fuerza en los puntos donde había más masa

where there was a little bit more mass

and pulled more and more mass into those regions.

y atrajo una mayor cantidad de materia a esas zonas.

Now, all of this is a little hard to imagine,

Todo esto es un tanto difícil de imaginar, así que les mostraré lo que quiero decir.

so let me just show you what I am talking about.

Those computer models I mentioned allow us to test these ideas,

Los modelos de ordenador que mencioné nos permiten probar estas ideas.

so let's take a look at one of them.

Echemos un vistazo a uno de ellos.

This movie, made by my research group,

Este vídeo, creado por mi grupo de investigación,

shows us what happened to the universe after its earliest moments.

muestra lo que ocurrió en el universo tras sus primeros instantes.

You see the universe started out pretty smooth,

El inicio del universo fue bastante armonioso,

but there were some regions

pero algunas zonas tenían más materia.

where there was a little bit more material.

Gravity turned on and brought more and more mass

La gravedad se puso en marcha y atrajo cada vez más materia

into those spots that started out with a little bit extra.

a los puntos que ya tenían niveles altos desde un principio.

Con el tiempo,

Over time,

you get enough stuff in one place

hay suficiente materia en un punto para que el gas de hidrógeno,

that the hydrogen gas,

which was initially well mixed with the dark matter,

que al principio estaba bien mezclado con la materia oscura,

starts to separate from it,

comience a separarse de ella, se enfríe, forme estrellas

cool down, form stars,

and you get a small galaxy.

y surja una galaxia enana.

Over time, over billions and billions of years,

Con el tiempo, a lo largo de miles de millones de años,

those small galaxies crash into each other

esas galaxias enanas colisionan,

and merge and grow to become larger galaxies,

se fusionan y se expanden hasta convertirse en galaxias más grandes,

like our own galaxy, the Milky Way.

como nuestra propia galaxia, la Vía Láctea.

Now, what happens if you don't have dark matter?

¿Y si no hay materia oscura?

If you don't have dark matter,

Sin materia oscura, esos puntos nunca se vuelven lo bastante densos.

those spots never get clumpy enough.

It turns out, you need at least a million times the mass of the Sun

Se ha demostrado

que hace falta al menos un millón de veces la masa del Sol en una zona densa,

in one dense region,

before you can start forming stars.

para que se puedan formar estrellas.

And without dark matter,

Y sin materia oscura, nunca hay suficiente materia en un punto.

you never get enough stuff in one place.

So here, we're looking at two universes, side by side.

Aquí vemos dos universos, uno junto al otro.

In one of them you can see

En uno de ellos, las condiciones se vuelven densas muy rápido.

that things get clumpy quickly.

In that universe,

En ese universo, es muy probable que se formen galaxias.

it's really easy to form galaxies.

In the other universe,

En el otro universo,

the things that start out like small clumps,

las pequeñas masas que se forman se mantienen muy reducidas.

they just stay really small.

Not very much happens.

No ocurre gran cosa.

In that universe, you wouldn't get our galaxy.

En ese universo, no llegaría a formarse nuestra galaxia ni ninguna otra galaxia.

Or any other galaxy.

You wouldn't get the Milky Way,

No se formarían la Vía Láctea ni el Sol; no surgiríamos nosotros.

you wouldn't get the Sun,

you wouldn't get us.

We just couldn't exist in that universe.

No existiríamos en ese universo.

OK, so this crazy stuff, dark matter,

Entonces, esta materia extraña, la materia oscura,

it's most of the mass in the universe,

es gran parte de la masa del universo,

it's going through us right now, we wouldn't be here without it.

nos atraviesa ahora mismo, no estaríamos aquí sin ella.

¿Qué es?

What is it?

Well, we have no idea.

Bueno, no tenemos ni idea.

(Laughter)

Pero tenemos un montón de conjeturas fundamentadas,

But we have a lot of educated guesses,

and a lot of ideas for how to find out more.

y muchas ideas sobre cómo averiguar más.

So, most physicists think that dark matter is a particle,

La mayoría de los físicos piensan que la materia oscura es una partícula,

similar in many ways to the subatomic particles that we know of,

similar en cierto modo a las partículas subatómicas que conocemos,

like protons and neutrons and electrons.

como los protones, neutrones y electrones.

Whatever it is,

Sea lo que sea,

it behaves very similarly with respect to gravity.

se comporta de un modo muy similar con respecto a la gravedad.

But it doesn't emit or absorb light,

Pero no emite ni absorbe luz

and it goes right through normal matter,

y atraviesa la materia común como si ni siquiera estuviera allí.

as if it wasn't even there.

We'd like to know what particle it is.

Nos gustaría saber qué tipo de partícula es.

For example, how heavy is it?

Por ejemplo, ¿cuánto pesa?

Or, does anything at all happen if it interacts with normal matter?

¿Ocurre algo si interactúa con la materia común?

Physicists have lots of great ideas for what it could be,

Los físicos tienen muchas buenas ideas sobre lo que podría ser,

they're very creative.

tienen mucha imaginación.

But it's really hard,

Pero es un tema difícil, son ideas de muy amplio espectro.

because those ideas span a huge range.

It could be as small as the smallest subatomic particles,

Podría ser tan pequeña como las partículas subatómicas más diminutas,

or it could be as large as the mass of 100 Suns.

o podría ser tan grande como la masa de 100 Soles.

So, how do we figure out what it is?

¿Cómo averiguamos qué es?

Well, physicists and astronomers

Los físicos y astrónomos tienen varios modos de detectar materia oscura.

have a lot of ways to look for dark matter.

One of the things we're doing is building sensitive detectors

Una de las cosas que estamos haciendo

es instalar detectores sensibles en minas subterráneas profundas,

in deep underground mines,

waiting for the possibility

con la esperanza de que una partícula de materia oscura,

that a dark matter particle, which goes through us and the Earth,

que nos atraviesa a nosotros y a la Tierra,

would hit a denser material

colisione con un material más denso y deje algún rastro de su paso.

and leave behind some trace of its passage.

We're looking for dark matter in the sky,

Buscamos materia oscura en el firmamento

con la esperanza de que las partículas de materia oscura colapsen

for the possibility that dark matter particles

would crash into each other

and create high-energy light that we could see

y generen luz de alta energía

que podríamos detectar con telescopios especiales de rayos gamma.

with special gamma-ray telescopes.

We're even trying to make dark matter here on Earth,

Tratamos incluso de crear materia oscura aquí en la Tierra:

by smashing particles together and looking for what happens,

fusionamos partículas y observamos lo que sucede,

using the Large Hadron Collider in Switzerland.

con el uso del Gran Colisionador de Hadrones en Suiza.

Now, so far,

Hasta el momento,

all of these experiments have taught us a lot

estos experimentos nos han hecho entender lo que la materia oscura no es,

about what dark matter isn't

(Laughter)

but not yet what it is.

si bien, no lo que es.

There were really good ideas that dark matter could have been,

Había muy buenas ideas sobre lo que la materia oscura podría ser

que estos experimentos demostrarían, pero de momento no ha sido posible.

that these experiments would have seen.

And they didn't see them yet,

so we have to keep looking and thinking harder.

Debemos seguir buscando y estudiando más a fondo.

Now, another way to get a clue to what dark matter is

Otra forma de lograr entender qué es la materia oscura

is to study galaxies.

es el estudio de las galaxias.

We already talked about

Ya hemos hablado de cómo nuestra galaxia y muchas otras galaxias

how our galaxy and many other galaxies wouldn't even be here

ni siquiera existirían sin la materia oscura.

without dark matter.

Those models also make predictions

Esos modelos también predicen muchas otras cosas sobre las galaxias:

for many other things about galaxies:

How they're distributed in the universe,

cuál es su distribución en el universo,

how they move,

cómo se mueven, cómo evolucionan en el tiempo.

how they evolve over time.

And we can test those predictions with observations of the sky.

Y podemos probar esas predicciones con observaciones del firmamento.

So let me just give you two examples

Les voy a poner dos ejemplos

of these kinds of measurements we can make with galaxies.

del tipo de mediciones que podemos hacer con las galaxias.

The first is that we can make maps of the universe with galaxies.

El primero es que podemos hacer mapas del universo con galaxias.

I am part of a survey called the Dark Energy Survey,

Formo parte de un proyecto llamado "Dark Energy Survey",

which has made the largest map of the universe so far.

que ha elaborado el mayor mapa del universo hasta ahora.

We measured the positions and shapes of 100 million galaxies

Medimos la ubicación y forma de 100 millones de galaxias

over one-eighth of the sky.

en una octava parte del firmamento.

And this map is showing us all the matter in this region of the sky,

Este mapa nos muestra toda la materia en esa zona del firmamento,

which is inferred by the light distorted from these 100 million galaxies.

que se calcula por la luz distorsionada de esos 100 millones de galaxias.

The light distorted from all of the matter

La luz distorsionada por toda la materia entre esas galaxias y nosotros.

that was between those galaxies and us.

The gravity of the matter is strong enough to bend the path of light.

La gravedad de la materia es tan fuerte que desvía el trayecto de la luz.

Y nos da esta imagen.

And it gives us this image.

So these kinds of maps

Este tipo de mapas nos indican cuánta materia oscura hay;

can tell us about how much dark matter there is,

they also tell us where it is

también indican dónde está y cómo cambia en el tiempo.

and how it changes over time.

So we're trying to learn about what the universe is made of

Intentamos averiguar de qué está hecho el universo a una gran escala.

on the very largest scales.

It turns out that the tiniest galaxies in the universe

Resulta que las galaxias más pequeñas del universo

provide some of the best clues.

nos dan algunas de las mejores pistas.

So why is that?

¿Y eso por qué?

Here are two example simulated universes

Estos son dos ejemplos de universos simulados

with two different kinds of dark matter.

con dos tipos distintos de materia oscura.

Both of these pictures are showing you a region

Ambas imágenes muestran una zona en una galaxia como la Vía Láctea.

around a galaxy like the Milky Way.

And you can see that there's a lot of other material around it,

Puede verse una gran cantidad de otro material a su alrededor,

little small clumps.

pequeñas acumulaciones.

Now, in the image on the right,

En la imagen de la derecha,

dark matter particles are moving slower than they are in the one on the left.

las partículas de materia oscura se mueven más despacio que en la de la izquierda.

If those dark matter particles are moving really fast,

Si las partículas de materia oscura se mueven de forma acelerada,

then the gravity in small clumps is not strong enough

la gravedad en los pequeños cúmulos no es lo bastante fuerte

to slow those fast particles down.

como para ralentizar las partículas aceleradas.

And they keep going.

Y siguen en movimiento.

They never collapse into these small clumps.

Nunca colapsan en pequeños cúmulos.

So you end up with fewer of them than in the universe on the right.

Por tanto, se obtienen menos cúmulos que en el universo de la derecha.

If you don't have those small clumps,

Sin esos pequeños cúmulos, se obtienen menos galaxias enanas

then you get fewer small galaxies.

If you look up at the southern sky,

Al observar el cielo austral,

you can actually see two of these small galaxies,

se pueden apreciar dos de estas galaxias enanas,

the largest of the small galaxies that are orbiting our Milky Way,

las galaxias enanas más grandes que orbitan nuestra Vía Láctea:

the Large Magellanic Cloud and the Small Magellanic Cloud.

la Gran Nube de Magallanes y la Pequeña Nube de Magallanes.

In the last several years,

En los últimos años, hemos detectado muchas galaxias aún más pequeñas.

we have detected a whole bunch more even smaller galaxies.

This is an example of one of them

Este es un ejemplo de una de ellas,

that we detected with the same dark energy survey

detectada con el mismo estudio que usamos para hacer mapas del universo.

that we used to make maps of the universe.

These really small galaxies,

De entre estas galaxias realmente pequeñas,

some of them are extremely small.

algunas de ellas son sumamente pequeñas.

Some of them have as few as a few hundred stars,

Algunas tienen tan solo unos pocos cientos de estrellas,

compared to the few hundred billion stars in our Milky Way.

comparadas con los miles de millones de estrellas de nuestra Vía Láctea.

So that makes them really hard to find.

Eso hace muy difícil encontrarlas.

But in the last decade,

Pero en la última década,

we've actually found a whole bunch more of these.

hemos encontrado muchas más.

We now know of 60 of these tiny galaxies

Ya conocemos 60 galaxias enanas que orbitan nuestra Vía Láctea.

that are orbiting our own Milky Way.

And these little guys are a big clue to dark matter.

Y estas enanas aportan muchas pistas sobre la materia oscura.

Because just the existence of these galaxies tells us

Porque la mera existencia de estas galaxias

indica que la materia oscura no debe moverse muy rápido,

that dark matter can't be moving very fast,

and not much can be happening when it runs into normal matter.

y no debe de ocurrir gran cosa cuando se encuentra con la materia común.

In the next several years,

En los próximos años, vamos a hacer mapas mucho más precisos del firmamento.

we're going to make much more precise maps of the sky.

And those will help refine our movies

Y eso ayudará a refinar nuestras simulaciones del universo en su conjunto

of the whole universe and the entire galaxy.

y de toda la galaxia.

Physicists are also making new, more sensitive experiments

Los físicos también están llevando a cabo nuevos experimentos más precisos

to try to catch some sign of dark matter in their laboratories.

para intentar detectar algún signo de materia oscura en sus laboratorios.

La materia oscura todavía es un gran misterio.

Dark matter is still a huge mystery.

But it's a really exciting time to be working on it.

Pero es un momento muy interesante para trabajar en ello.

We have really clear evidence it exists.

Tenemos pruebas muy claras de que existe,

From the scale of the smallest galaxies

a escala de las galaxias más pequeñas y a escala del universo en conjunto.

to the scale of the whole universe.

Will we actually find it and figure out what it is?

¿Llegaremos a encontrarla y a saber qué es?

I have no idea.

No tengo ni idea.

But it's going to be a lot of fun to find out.

Pero será muy interesante averiguarlo.

We have a lot of possibilities for discovery,

Tenemos muchas posibilidades de descubrirlo,

and we definitely will learn more about what it is doing

y sin duda averiguaremos más sobre lo que hace y lo que no hace.

and about what it isn't.

Regardless of whether we find that particle anytime soon,

Aunque no encontremos esa partícula en breve,

I hope I have convinced you

espero haberlos convencido

that this mystery is actually really close to home.

de que es un misterio que está muy cerca de casa.

The search for dark matter

La búsqueda de la materia oscura

may just be the key to a whole new understanding of physics

podría ser la clave para una nueva comprensión de la física

and our place in the universe.

y de nuestro lugar en el universo.

Thank you.

Gracias.

(Applause)

(Aplausos)