How We Could Solve the Dark Matter Mystery | Chanda Prescod-Weinstein | TED

Traductor: Francesca Entrocassi Revisor: Dania Méndez

When we look at the night sky,

Cuando miramos el cielo estrellado,

we see a vast cosmos

vemos un vasto cosmos

filled with stars and galaxies and dust,

lleno de estrellas, galaxias y polvo.

a cosmos teeming with luminous phenomena.

Un cosmos repleto de fenómenos luminosos.

So we've all heard some version of that famous Carl Sagan line,

Todos hemos escuchado alguna versión de la famosa frase de Carl Sagan:

"We are made of star stuff."

“Somos polvo de estrellas”

And it's true, we are.

Y es cierto, lo somos.

And that makes it easy to believe that what matters is what's visible --

Y eso hace fácil creer que lo importante es lo visible,

us, the trees, the stars --

nosotros, los árboles, las estrellas,

because it helps us feel connected to everything that we can see.

porque nos hace sentir conectados a todo aquello que podemos ver.

Today, we know that everything visible in the universe

Actualmente sabemos que todo lo visible en el universo

is composed from a basic set of building blocks

está compuesto por unidades básicas

known as elementary particles.

conocidas como partículas elementales.

We call this incredibly elegant picture

Llamamos a esta imagen increíblemente elegante

the standard model of particle physics,

“modelo estándar de la física de partículas”,

and we understand it in great mathematical detail.

y la entendemos con gran detalle matemático.

Comprehending the standard model is an enormous achievement.

Comprender este modelo estándar es un gran logro.

But we are now certain that it describes very little of what's out there.

Pero ahora sabemos que describe muy poco de lo que está allá afuera.

It turns out that most of the stuff which fills our universe

Resulta que la mayoría de los componentes del universo

is completely invisible to us.

son completamente invisibles para nuestros ojos.

In other words, visible matter,

En otras palabras, la materia visible,

the kind that we and the stars are made from,

la que nos compone a nosotros y a las estrellas,

the kind that radiates light,

la que irradia luz,

is not what's normal.

no es lo considerado normal.

And we, the luminous matter,

Y nosotros, junto con la materia luminosa,

we are the cosmic weirdos.

somos los extraños del cosmos.

So how do we know?

¿Cómo lo sabemos?

Well, consider this invisible nonbinary person,

Bueno, consideren a una persona no binaria invisible,

who's hiding in plain sight inside of their suit.

escondiéndose a plena vista dentro de su traje.

No podemos ver exactamente a una persona,

We can't exactly see a person,

but we know that they're there, because the suit is filled out.

pero sabemos que está ahí porque hay alguien en el traje.

So the presence of the invisible enby

La presencia de una entidad invisible

is governing how the suit hangs in space-time.

gobierna la presencia del traje en el espacio-tiempo.

So we can see a similar effect with visible matter.

Podemos encontrar un efecto similar con la materia visible.

We can see that stars and galaxies are affected

Podemos observar que las estrellas y las galaxias son afectadas

by the presence of something more,

por la presencia de algo más,

something completely invisible to us.

algo que no es posible ver a simple vista.

So we now know that the universe is more queer and fantastical

Ahora sabemos que el universo es más extraño y fantástico

than it looks to the naked eye.

de lo que parece a simple vista.

(Cheers)

(Aplausos)

(Laughter)

(Risas)

That's right.

Así es.

(Laughter and applause)

(Risas y aplausos)

¿Cómo tomó el universo esta forma?

So how did the universe get this way,

and what exactly is inside?

¿Y, exactamente, qué hay dentro?

So I'm a theoretical physicist

Soy una física teórica

with expertise in particle cosmology.

con experiencia en física de partículas.

Y mi trabajo consiste en utilizar cálculos matemáticos

And it's my job to use math

to study the origin and evolution of space-time

para estudiar el origen y la evolución del espacio-tiempo,

and every single thing that's inside of it.

y cada pequeño detalle relacionado.

I connect the very small -- elementary particles --

Conecto las pequeñísimas partículas elementales

with the extremely large -- galaxies and galaxy clusters,

con las grandes galaxias y los cúmulos de galaxias.

and I'm a griot of the universe.

Soy una cuentista del universo.

I develop creative mathematical narratives

Creo narraciones matemáticas creativas

that may just be our cosmic origin story.

que podrían contar el origen de nuestro cosmos.

Now as a theoretical physicist, I really love doing math

Como física teórica, amo hacer cálculos matemáticos

and coming up with different ideas

y pensar en diferentes ideas

that may describe our mostly invisible universe.

que podrían describir la mayor parte del universo invisible,

But it's important to be accountable to data too,

Pero también es importante llevar la información al día,

the real stuff.

la parte real.

So after mathematics,

Después de las matemáticas,

my second favorite tool for addressing these large cosmological questions

mi segunda herramienta favorita para enfrentar preguntas cosmológicas

is the biggest laboratory we know,

es el laboratorio más grande que existe,

the universe itself.

el universo.

Observatories with capabilities from visible light

Los observatorios con capacidades desde luz visible

to high-energy X-ray and gamma-ray photons

hasta fotones de rayos X y rayos gamma

are still some of the best ways to gain insight

son todavía algunas de las mejores formas de obtener conocimiento

into what's going on in space-time, with the invisible stuff.

sobre qué sucede en el espacio-tiempo, con la parte invisible.

So what you're looking at here is the Vera C. Rubin Observatory,

Lo que están mirando aquí es el Observatorio Vera C. Rubin,

an exciting new facility

una emocionante instalación nueva

that's about to see its first light over the next two years.

que verá la luz por primera vez en los próximos dos años.

It's a leading example of a new generation of telescopes

Es un ejemplo líder de una nueva generación de telescopios

that are going to change the way we see this mostly invisible universe.

que cambiarán la forma en que vemos este universo, en su mayoría, invisible.

Now it's also the case that swarms of satellites

Ahora, también existe el caso de que enjambres de satélites

threaten images from ground-based facilities like this one.

amenazan las imágenes de instalaciones en la tierra como estas.

But the Vera C. Rubin Observatory can help us understand

Pero el observatorio Vera C. Rubin puede ayudarnos a comprender

where the invisible stuff is and what it's doing,

dónde está la parte invisible y qué está haciendo,

which will help us determine what exactly it is.

lo que nos ayudará a determinar exactamente qué es.

So when it comes to the cosmic accounting,

Cuando se trata de contabilidad cósmica,

here is what we know so far.

esto es lo que sabemos hasta ahora.

We're in the midst of a great cosmic drama,

Estamos en el medio de un gran drama cósmico

where space-time is curved and it’s expanding.

donde el espacio-tiempo es curvo y está expandiéndose.

And the history and future of that curvature and expansion

Y la historia y el futuro

de esa curvatura y expansión

is determined by what's inside,

son determinados por qué hay dentro,

which is mostly not visible stuff like us --

que en su mayoría se compone, de cosas que no son visibles,

that's only about five percent.

eso ocupa alrededor del 5%.

The majority of the energy-matter content in the universe

La mayoría del contenido de materia-energía en el universo

is something that we call dark energy.

es algo a lo que llamamos energía oscura.

So empty space seems to have an energy associated with it.

El vacío parece estar asociado con una energía.

And that's increasingly affecting how space-time expands.

Que está afectando cada vez más cómo el espacio-tiempo se expande.

After dark energy,

Después de la energía oscura,

the second-largest ingredient is something that we call dark matter.

el segundo ingrediente más grande es algo que llamamos materia oscura.

So here's the funky thing about dark matter.

Hay una cosa rara de la materia oscura.

Unlike dark energy,

A diferencia de la energía oscura,

it gravitates exactly like visible matter.

gravita exactamente igual que la visible.

But it's completely unlike us in every other way.

Pero es completamente distinta a nosotros en todos los otros sentidos.

So you might be thinking,

Entonces, podrían estar pensando,

"OK, dark matter.

“OK, materia oscura.

It clearly has a color associated with it."

Claramente está asociada a un color.”

It's dark, like my pants.

Es oscura, como mis pantalones.

Right?

¿Verdad?

Pero lo primero que deberían saber sobre la materia oscura

But the first thing you should know about dark matter

is that it doesn't have a color,

es que no tiene color,

and at least at first approximation,

y por lo menos en la primera aproximación, la luz parece atravesarla,

light seems to go right through it, so we can't see it.

así que no podemos verla.

It's invisible, maybe transparent, maybe clear.

Es invisible, quizás transparente, quizás traslúcida.

So if you put out your hands

Si juntan sus manos

and think about the weight of having a clump of dark matter in your hands --

y piensan en el peso de un pedazo de materia oscura

that's how it would feel,

así es como se sentiría,

but your hands would look exactly the same.

pero sus manos se verían exactamente igual.

Today, we believe

Actualmente creemos que

that 80 percent of the normally gravitating matter in the universe

el 80% de la materia que gravita en el universo

is dark matter.

es materia oscura.

Dark matter is dominant on the outskirts of galaxies,

La materia oscura es dominante en las afueras de las galaxias,

and it affects stellar motions on the edges.

y afecta movimientos estelares en los bordes.

This effect is actually how Vera C. Rubin and Kent Ford

Este efecto es en realidad cómo Vera C. Rubin y Kent Ford

found the first substantive evidence for the existence of dark matter.

hallaron la primera evidencia sustancial de su existencia.

What you're looking at here

Lo que están viendo aquí

is an artist's rendering of our own galaxy, the Milky Way,

es la interpretación de un artista de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea,

and it's enveloped in a halo of dark matter,

y está envuelta en un halo de materia oscura,

represented here by a blue gas.

representada aquí por gas azul.

We believe that every single galaxy,

Creemos que cada galaxia,

or almost every single galaxy,

o casi todas las galaxias,

lives inside of a dark matter halo.

se encuentran dentro de un halo de materia oscura.

And we think that they're not alone.

Y pensamos que no están solas.

The Milky Way itself has around 60 gravitationally bound satellite galaxies

La misma Vía Láctea tiene en su órbita

alrededor de 60 galaxias satélite unidas gravitacionalmente.

that are in its orbit.

Some of these, you may have seen when observing the night sky,

Quizás han visto algunas al observar el cielo nocturno,

or you may have heard of,

o quizás oyeron hablar de ellas,

like the Large Magellanic Cloud and the Small Magellanic Cloud.

como la Gran Nube de Magallanes, o la Pequeña Nube de Magallanes.

Each of these satellites

Cada uno de estos satélites

lives inside of its own dark matter subhalo.

se encuentra dentro de su propio subhalo de materia oscura.

So, like the invisible enby in their suit,

Entonces, como la persona no binaria en el traje,

the presence of dark matter

la presencia de materia oscura

is affecting how galaxies are distributed throughout space-time.

afecta cómo las galaxias se distribuyen a lo largo del espacio-tiempo.

So we can also reverse-engineer where dark matter is --

Podemos usar ingeniería inversa para saber dónde está la materia oscura,

it's represented here by the bluish purple.

que está representada aquí por el color azul purpúreo.

We can look at how images of galaxy clusters

Podemos ver cómo las imágenes de cúmulos de galaxias se distorsionan,

are distorted, which tells us something

esto nos dice algo

about how dark matter is distorting space-time.

sobre cómo la materia oscura esta distorsionando el espacio-tiempo.

So we know something about how much dark matter there is,

Sabemos algo sobre cuánta materia oscura hay,

and even how the dark matter is distributed,

e incluso cómo está distribuida,

but what kind of particle is it?

¿pero qué tipo de partícula es?

So all that we know

Todo lo que sabemos

is that it's beyond standard-model physics.

es que está más allá del modelo estándar de la física de partículas.

No se parece a ninguna de las partículas que hayamos visto anteriormente

It's not like any of the particles that we have ever seen

or had any kind of contact with.

o con la que hayamos tenido algún tipo de contacto.

Alright, so this seems like a potentially terrifying,

Bueno, esto parece un problema potencialmente aterrador,

intractable problem,

un problema sin solución,

because we're talking about something that we can't see,

porque estamos hablando de algo que no podemos ver,

something that we can't touch.

algo que no podemos tocar.

You might be thinking,

Podrían estar pensando,

"OK, they haven't had many ideas about that over the years,

“OK, no han tenido muchas ideas en los últimos años,

because that just seems really hard."

porque eso parece realmente difícil.”

Right?

¿Verdad?

So here's the Venn diagram to end all Venn diagrams.

Este es el diagrama de Venn para acabar con todos los otros.

(Laughter)

(Risas)

[Teorías sobre Materia Oscura]

[Theories of Dark Matter]

So I'll bet y'all a hundred dollars that you can't find a better one.

Les apuesto 100 dólares a que no pueden hallar uno mejor.

At least according to me.

Por lo menos según mi punto de vista.

(Laughter)

(Risas)

So Tim Tait created this diagram

Tim Tait creó este diagrama

to help us visualize just some of the hypotheses

para ayudarnos a visualizar algunas de las hipótesis

que los físicos han propuesto a lo largo de los años

that physicists have had over the years to explain the dark matter problem

para explicar el problema de la materia oscura,

and how these ideas overlap with each other.

y cómo estas ideas se superponen una con otra.

So as you all can see, there's a lot happening here, right?

Como todos pueden ver, están pasando muchas cosas.

And hopefully, it's becoming increasingly clear

Y con suerte, cada vez se está volviendo más claro

that this isn't just an astrophysics problem

que no se trata solamente de un problema de astrofísica

of galaxies and galaxy clusters,

sobre galaxias y cúmulos de galaxias,

but this is also a particle physics problem.

esto también es un problema de física de partículas.

In order to understand what's happening on the largest scales,

Para poder comprender lo que sucede a mayor escala,

we need to understand something very small,

necesitamos comprender algo más pequeño,

like a new particle,

como una nueva partícula,

or maybe primordial black holes.

o quizás agujeros negros primordiales.

So you've been looking at this for a moment,

Han estado mirando este diagrama por un momento,

and you know what you're all really thinking is,

y deben estar pensando,

“¿Cuál es el candidato de materia oscura favorito de Chanda?”

"What's Chanda's favorite dark matter candidate?"

Right? This is what you're dying to know?

¿Cierto? ¿Esto es lo que todos mueren por saber?

So, I'll end the suspense by telling you ...

Acabaré con el suspenso al decirles

that my favorite candidate is something called the axion.

que mi candidato favorito es algo llamado axión.

This is the hypothetical particle.

Esta es la partícula hipotética.

And the first thing that I want to tell you about the axion

Y lo primero que quiero decirles sobre el axión

is that it was almost called the higglet ...

es que casi fue nombrado “higglet”.

(Laughter)

(Risas)

And whoever chose "the axion" just completely blew it, OK?

Y quien haya elegio “axión” lo arruinó completamente.

Estoy bastante decepcionada al respecto.

I'm pretty bummed about that.

But the axion is a compelling particle, because it's a twofer:

Pero el axión es una partícula convincente

porque resuelve dos problemas al mismo tiempo.

it addresses a problem that we already had,

Aborda un problema que ya teníamos,

a conflict between theory and experiment

el conflicto entre teoría y experimentación

in the realm of quark physics.

en el reino de la física de quarks.

"OK," you say, "but, like, how can I visualize it?"

Entonces dirán: “OK, ¿cómo puedo visualizarlo?”

At this point in the talk, you should know better, right?

A este punto de la charla deberían saberlo.

Because to first approximation, dark matter is invisible.

Porque en primera instancia, a la materia oscura es invisible.

(Laughter)

(Risas)

But I know you really want a visual,

Pero sé que realmente quieren algo visual,

so I'm going to give you one.

así que se los voy a dar.

Here's what it looks like to me, in my everyday work.

Así es como yo lo veo en mi trabajo diario.

(Laughter)

(Risas)

(Applause)

(Aplausos)

Which is to say, it's OK if this is unintuitive.

Es decir, está bien que esto no sea intuitivo.

(Laughter)

(Risas)

The universe is a wonderfully strange and fantastical place,

El universo es un lugar maravillosamente extraño y fantástico,

and that's why humans as a species have always wanted to study it.

y es por eso, que los humanos como especie siempre han querido estudiarlo.

And this is why we have so much fun, trying to understand it.

Y es por eso, que nos divertimos tanto al tratar de comprenderlo.

So how are we going to go looking for the axion

Entonces, ¿cómo podremos hallar el axión

or any other dark matter particle?

o cualquier otra partícula de materia oscura?

You might think that we have to use traditional particle physics approaches,

Pensarían que deberíamos usar enfoques tradicionales de física de partículas,

like colliders, where we smash particles together

como colisionadores, donde destrozamos partículas

and see what comes out.

y vemos qué sale.

But astrophysical signals have something to say.

Pero las señales astrofísicas tienen algo que decir.

Telescopes from across the electromagnetic spectrum --

Telescopios de todo el espectro electromagnético,

for example, the proposed NASA facility,

por ejemplo, las instalaciones propuestas de la NASA,

the STROBE-X X-ray space telescope --

el telescopio de rayos x STROBE-X,

can help us potentially determine what exactly dark matter is.

pueden ayudarnos a determinar exactamente qué es la materia oscura.

But telescopes look at the very large.

Pero los telescopios miran lo más grande.

How can we use the extremely large to understand something so small?

¿Cómo podemos usar lo gigante para entender algo tan pequeño?

Well, in the case of the axion,

Bueno, en el caso del axión,

it helps to pay attention to its quantum classification.

nos ayuda a prestarle atención a su clasificación cuántica.

So all particles come in one of two quantum categories,

Todas las partículas se pueden clasificar

fermions and bosons.

en fermiones y bosones.

So fermions, even when things get cold,

Los fermiones, incluso cuando hace frío,

like to keep their distance from each other.

se distancian unos de otros.

They're antisocial.

Son antisociales.

That's how it is.

Así son las cosas.

Los bosones, por otro lado,

Bosons, on the other hand,

when they get below a critical temperature,

cuando alcanzan temperaturas menores a la temperatura crítica,

they're like five-year-olds on a soccer field,

son como niños de cinco años en un partido de fútbol,

so they don't have a concept of formation,

no tienen noción de formación,

they just bunch up together.

solamente se acorralan.

So in technical terms,

En términos técnicos,

we call this the formation of a Bose-Einstein condensate,

llamamos a esta formación condensado de Bose-Einstein,

where all the particles come together and act like one superparticle.

donde todas las partículas se agrupan y actúan como una superpartícula.

So importantly, axions are bosons,

Entonces, los axiones son bosones,

and so now you have a sense of why I like working with them.

ahora entienden por qué me gusta trabajar con ellos.

I'm completely enamored with the idea of axion Bose-Einstein condensates.

Estoy completamente enamorada de la idea de condensados de axión Bose-Einstein.

So usually, we talk about creating these quantum states in the lab,

Usualmente, hablamos de crear estos estados cuánticos en laboratorios

using atoms,

usando átomos.

but now,

Pero ahora,

we're talking about the possibility of new, maybe galaxy-scale

estamos hablando de la posibilidad de nuevos condensados a gran escala,

Bose-Einstein condensates made out of dark matter.

hechos de materia oscura.

So what you're looking at here

Lo que están viendo aquí

is a simulation developed by a team that I lead.

es una simulación desarrollada por el equipo que lidero.

It's an axion condensate orbiting a central mass.

Es un condensado de axiones orbitando una masa central,

So it's like a subhalo orbiting its host galaxy.

como un subhalo orbitando una galaxia.

Maybe the Large Magellanic Cloud orbiting the Milky Way.

Quizás como la Gran Nube de Magallanes orbitando la Vía Láctea.

As you can see, over the age of the universe,

Como pueden ver, a lo largo del tiempo,

the subhalo starts to get to get torn apart,

el subhalo comienza a destruirse,

and what my team's work shows

y lo que demuestra el trabajo de mi equipo

is that the way that this happens with axions

es que la forma en que sucede con axiones

is different than with other dark matter candidates,

es distinto a lo que pasa con otros candidatos

because it goes into this special condensate state.

porque se convierte en este estado de condensación especial.

Now imagine the possibility

Imaginen la posibilidad

that there's more than one type of dark matter candidate.

de que haya más de un candidato de materia oscura.

Maybe there's more than one type of dark matter particle?

Quizás hay más de un tipo de partícula de materia oscura.

How much richer this picture can be.

¿Qué tan hermosa sería esta imagen?

There's no cosmic rule that says there can only be one.

No hay ninguna regla cósmica que diga que solo puede haber una.

So in the end,

Entonces, al final,

I expect the universe to force us to reevaluate what we thought we knew.

espero que el universo nos fuerce a reevaluar lo que ya sabíamos.

[Making the invisible visible.]

[Haciendo visible lo invisible.]

When we honor the land and the sky ...

Cuando honramos a la tierra y al cielo

as our galactic relations ...

como nuestras relaciones galácticas

and their Indigenous stewards,

y sus administradores indígenas,

it becomes possible for us to imagine

nos es posible imaginar

new ways of being in good relations with each other.

nuevas formas de mejorar nuestra relación con cada uno.

That's why I, as a Black queer person,

Es por eso que yo, como persona queer negra,

am so proud to follow in the footsteps of my ancestors,

estoy tan orgullosa de seguir las huellas de mis ancestros,

who studied and dreamed with the night sky,

que soñaron con el cielo estrellado,

sometimes of freedom.

y, a veces, con la libertad.

Astronomers like Harriet Tubman,

Astrónomas como Harriet Tubman,

for whom the recently launched James Webb Space Telescope

por quien el recientemente lanzado telescopio espacial James Webb

should be renamed.

debería ser renombrado.

(Applause)

(Aplausos)

I honor the gay NASA employees who were persecuted

Honro a los empleados gay de la NASA que fueron enjuiciados

under the leadership of JWST's namesake,

bajo el liderazgo de JWST,

even as I share in the tremendous community-wide excitement

incluso mientras comparto la tremenda emoción en la comunidad

for what that facility is going to teach us about dark matter.

sobre lo que la facilidad nos enseñará sobre materia oscura.

And I honor the memory of Vera C. Rubin,

También honro la memoria de Vera C. Rubin,

the astronomer who first asked me,

la astrónoma que me preguntó por primera vez,

as a young, terrified graduate student,

como una joven y aterrada estudiante de posgrado,

"How do you think we should solve the dark matter problem?"

“¿cómo crees que deberíamos resolver el problema de la materia oscura?”

We live in an amazing time to be doing dark matter research.

Vivimos en un tiempo asombroso para hacer investigaciones sobre la materia oscura.

Over the next decade,

En la próxima década,

we're going to see the universe with incredible accuracy and clarity

veremos el universo con exactitud y claridad

thanks to these new telescopes on the ground and in the sky.

gracias a estos nuevos telescopios en la tierra y en el cielo.

We'll probably get some answers,

Probablemente obtendremos algunas respuestas,

but we're going to get a host of new questions.

pero obtendremos una colección de nuevas preguntas.

And my team? We're going to be ready.

¿Y mi equipo? Estaremos listos.

So the search for dark matter is on.

La búsqueda de materia oscura empezó.

What's your favorite candidate?

¿Cuál es su candidato favorito?

(Laughter)

(Risas)

If it's not an axion, you better fix that.

Si no se trata del axión, entonces debemos cambiarlo.

(Laughter)

(Risas)

Thank you.

Gracias.

(Cheers and applause)

(Aplausos)