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

Translator: Paola Costa Reviewer: traduceTED USC

When we look at the night sky,

Ao mirarmos para o ceo nocturno,

we see a vast cosmos

vemos o inmenso cosmos

filled with stars and galaxies and dust,

repleto de estrelas, galaxias e po;

a cosmos teeming with luminous phenomena.

un cosmos rebordante de fenómenos luminosos.

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

Todo o mundo escoitou algunha versión da famosa cita de Carl Sagan

"We are made of star stuff."

“Somos po de estrelas”.

And it's true, we are.

Abofé que si.

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

E isto fainos crer que o que importa é o visible;

us, the trees, the stars --

nós, as árbores, as estrelas…

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

porque nos axuda a sentir unha conexión con todo o que podemos ver.

Today, we know that everything visible in the universe

Hoxe sabemos que todo o visible no universo

is composed from a basic set of building blocks

está composto por unidades básicas

known as elementary particles.

que coñecemos como partículas elementais.

We call this incredibly elegant picture

A esta incriblemente elegante imaxe chamámoslle

the standard model of particle physics,

“modelo estándar da física de partículas”

and we understand it in great mathematical detail.

e entendémola con gran detalle matemático.

Comprehending the standard model is an enormous achievement.

Comprender o modelo estándar é un inmenso logro.

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

Con todo, agora sabemos que describe moi pouco do que hai aí fóra.

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

Resulta que a maioría dos compoñentes do universo

is completely invisible to us.

énos completamente invisible.

In other words, visible matter,

Noutras palabras, a materia visible,

the kind that we and the stars are made from,

esa que compartimos coas estrelas,

the kind that radiates light,

esa que irradia luz,

is not what's normal.

non é o que consideramos normal.

And we, the luminous matter,

E nós, a materia luminosa,

we are the cosmic weirdos.

somos as raras do cosmos.

So how do we know?

E como o sabemos?

Well, consider this invisible nonbinary person,

Ben, imaxinade unha persoa non binaria invisible,

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

que se agocha a plena vista no seu traxe.

We can't exactly see a person,

Non podemos ver unha persoa exactamente,

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

mais sabemos que está aí porque hai alguén dentro do traxe.

So the presence of the invisible enby

Polo tanto, a presenza deste ente invisible

is governing how the suit hangs in space-time.

determina a existencia do traxe no espazo-tempo.

So we can see a similar effect with visible matter.

Podemos observar un efecto similar coa materia visible.

We can see that stars and galaxies are affected

Vemos que a presenza de algo máis

by the presence of something more,

afecta as estrelas e as galaxias,

something completely invisible to us.

algo totalmente invisible para nós.

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

Entón, sabemos que o universo é máis raro e fantástico

than it looks to the naked eye.

do que semella a simple vista.

(Cheers)

(Aplausos)

(Laughter)

(Risas)

That's right.

É así.

(Laughter and applause)

(Risas e aplausos)

So how did the universe get this way,

Como chegou o universo a ser así

and what exactly is inside?

e que hai dentro del exactamente?

So I'm a theoretical physicist

Son física teórica

with expertise in particle cosmology.

especializada en cosmoloxía e física de partículas.

And it's my job to use math

Para o meu traballo, uso as matemáticas

to study the origin and evolution of space-time

para estudar a orixe e a evolución do espazo-tempo

and every single thing that's inside of it.

e cada mínimo detalle relacionado.

I connect the very small -- elementary particles --

Conecto as minúsculas partículas elementais

with the extremely large -- galaxies and galaxy clusters,

coas maiúsculas galaxias e cúmulos de galaxias.

and I'm a griot of the universe.

Son unha trobadora do universo.

I develop creative mathematical narratives

Configuro tramas matemáticas creativas

that may just be our cosmic origin story.

que poderían ser o inicio da historia do cosmos.

Now as a theoretical physicist, I really love doing math

Como boa física teórica, encántame empregar as matemáticas

and coming up with different ideas

e saír con diferentes ideas

that may describe our mostly invisible universe.

que poderían describir o noso universo maiormente invisible.

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

Iso si, cómpre respectar os datos,

the real stuff.

as cousas reais.

So after mathematics,

Ben, pois despois das matemáticas, o meu segundo instrumento favorito

my second favorite tool for addressing these large cosmological questions

para resolver estas grandes cuestións cosmolóxicas

is the biggest laboratory we know,

é o laboratorio máis grande que existe:

the universe itself.

o universo en si mesmo.

Observatories with capabilities from visible light

Os observatorios con capacidade dende a luz visible

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

até fotóns de alta enerxía de raios X e raios gamma

are still some of the best ways to gain insight

seguen a ser unha das mellores opcións para coñecer

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

que pasa no espazo-tempo coa materia invisible.

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

O que estades a ver é o Observatorio Vera C. Rubin,

an exciting new facility

un novo e fascinante edificio

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

que verá a luz nos próximos dous anos.

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

É un exemplo destacado dunha nova xeración de telescopios

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

que van mudar o modo en que vemos o universo maiormente invisible.

Now it's also the case that swarms of satellites

Con todo, dáse o caso de que hai enxames de satélites

threaten images from ground-based facilities like this one.

que ameazan as imaxes de instalacións terrestres coma esta.

But the Vera C. Rubin Observatory can help us understand

O Observatorio Vera C. Rubin pódenos axudar a entender

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

onde está a materia invisible e que fai,

which will help us determine what exactly it is.

o que nos axudará a definir que é exactamente.

So when it comes to the cosmic accounting,

No tocante á contabilidade cósmica,

here is what we know so far.

isto é o que sabemos até agora.

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

Atopámonos no medio dun gran drama cósmico

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

onde o espazo-tempo é curvo e está a se expandir.

And the history and future of that curvature and expansion

A historia e o futuro desa curvatura e expansión

is determined by what's inside,

vén determinado polo que hai dentro,

which is mostly not visible stuff like us --

que se compón maiormente de materia non visible coma nós,

that's only about five percent.

aproximadamente un 5 %.

The majority of the energy-matter content in the universe

A maioría do contido de enerxía-materia do universo

is something that we call dark energy.

chámase comunmente enerxía escura.

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

Deste xeito, o espazo baleiro semella estar asociado cunha enerxía.

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

Isto afecta cada vez máis a forma en que se expande o espazo-tempo.

After dark energy,

Despois da enerxía escura,

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

o segundo maior ingrediente é a materia escura.

So here's the funky thing about dark matter.

Velaquí algo simpático da materia escura.

Unlike dark energy,

A diferenza da enerxía escura,

it gravitates exactly like visible matter.

orbita exactamente igual que a materia visible,

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

mais é totalmente distinta a nós nos demais sentidos.

So you might be thinking,

E pensaredes: “Vale, materia escura.

"OK, dark matter.

It clearly has a color associated with it."

Será que vai da man da cor”.

It's dark, like my pants.

É escura, coma os meus pantalóns.

Right?

Non si?

But the first thing you should know about dark matter

O primeiro que cómpre saber sobre a materia escura é que non ten cor,

is that it doesn't have a color,

and at least at first approximation,

e polo menos na primeira aproximación

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

a luz atravésaa por completo, así que non a podemos ver.

It's invisible, maybe transparent, maybe clear.

É invisible; quizais transparente, quizais translúcida.

So if you put out your hands

Se xuntades as mans

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

e pensades no peso dunha manchea de materia escura,

that's how it would feel,

así é como se sentiría,

but your hands would look exactly the same.

mais as mans veríanse exactamente igual.

Today, we believe

Na actualidade cremos

that 80 percent of the normally gravitating matter in the universe

que o 80 % da materia que gravita polo universo

is dark matter.

é materia escura.

Dark matter is dominant on the outskirts of galaxies,

A materia escura é a dominante nas aforas das galaxias

and it affects stellar motions on the edges.

e afecta a movementos estelares nas marxes.

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

Grazas a este efecto, Vera C. Rubin e Kent Ford

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

descubriron a primeira proba substancial da existencia da materia escura.

What you're looking at here

O que aquí vedes

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

é a interpretación dunha artista da nosa propia galaxia, a Vía Láctea,

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

que está envolveita nun halo de materia escura

represented here by a blue gas.

representado aquí por un gas azul.

We believe that every single galaxy,

Cremos que todas as galaxias

or almost every single galaxy,

ou case todas

lives inside of a dark matter halo.

están sitas dentro dun halo de materia escura.

And we think that they're not alone.

E cremos que non están soas.

The Milky Way itself has around 60 gravitationally bound satellite galaxies

A Vía Láctea ten unhas 60 galaxias satélite unidas gravitacionalmente

that are in its orbit.

que orbitan arredor.

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

Igual observastes algunha mirando o ceo nocturno

or you may have heard of,

ou escoitastes falar delas,

like the Large Magellanic Cloud and the Small Magellanic Cloud.

como a Gran Nube de Magalhães ou a Pequena Nube de Magalhães.

Each of these satellites

Cada un destes satélites

lives inside of its own dark matter subhalo.

reside dentro do seu propio subhalo de materia escura.

So, like the invisible enby in their suit,

Entón, como no caso da persoa non binaria traxeada,

the presence of dark matter

a presenza de materia escura

is affecting how galaxies are distributed throughout space-time.

afecta a distribución das galaxias a través do espazo-tempo.

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

Podemos usar a enxeñería inversa para saber onde está a materia escura

it's represented here by the bluish purple.

aquí representada con este morado azulado.

We can look at how images of galaxy clusters

Se nos fixamos nas imaxes dos cúmulos de galaxias,

vemos que están deformados, o que nos di algo

are distorted, which tells us something

about how dark matter is distorting space-time.

sobre como a materia escura deforma o espazo-tempo.

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

Algo sabemos sobre canta materia escura hai

and even how the dark matter is distributed,

e ata como se distribúe,

but what kind of particle is it?

mais que tipo de partícula é?

So all that we know

O que sabemos

is that it's beyond standard-model physics.

é que vai máis aló do modelo estándar da física.

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

Non é para nada similar ás partículas que vimos

or had any kind of contact with.

ou coas que tivemos contacto.

Alright, so this seems like a potentially terrifying,

A ver, pode semellar un problema terrorífico

intractable problem,

e sen solución,

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

pois estamos a falar de algo que non podemos ver,

something that we can't touch.

algo que non podemos tocar.

You might be thinking,

Igual pensades: “Vale, non tiveron moitas ideas en todo este tempo

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

because that just seems really hard."

porque parece moi complicado”.

Right?

Non si?

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

Velaquí tendes o diagrama de Venn para acabar con todos os demais.

(Laughter)

(Risas)

[Theories of Dark Matter]

[Teorías da materia escura]

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

Apóstovos cen dólares a que non atopades un mellor.

At least according to me.

Polo menos segundo o meu criterio.

(Laughter)

(Risas)

So Tim Tait created this diagram

Tim Tait deseñou este diagrama

to help us visualize just some of the hypotheses

para axudarnos a visualizar algunhas das hipóteses

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

que se debateron na física durante anos para explicar o problema da materia escura

and how these ideas overlap with each other.

e como estas ideas se superpoñen entre si.

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

Ben vedes que por aquí pasan unha chea de cousas, a que si?

And hopefully, it's becoming increasingly clear

E, por sorte, cada vez está a quedar máis claro

that this isn't just an astrophysics problem

que isto non é só un problema astrofísico

of galaxies and galaxy clusters,

de galaxias e cúmulos de galaxias,

but this is also a particle physics problem.

senón que é tamén un problema da física de partículas.

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

Para entendermos que sucede a maior escala,

we need to understand something very small,

temos que entender primeiro algo moi pequeno,

like a new particle,

como unha nova partícula

or maybe primordial black holes.

ou quizais buracos negros primordiais.

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

Levades un tempo mirando para isto

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

e o que realmente pensades é:

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

“Cal é o candidato de materia escura favorito de Chanda?”.

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

Verdade? Morredes por sabelo?

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

Veña, acabarei co suspense dicíndovos

that my favorite candidate is something called the axion.

que o meu candidato favorito é un que se chama axión.

This is the hypothetical particle.

Esa é a partícula hipotética.

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

E o primeiro que vos quero contar sobre o axión

is that it was almost called the higglet ...

é que case lle chaman “higglet”.

(Laughter)

(Risas)

Quen escolleu “axión” apañouna boa,

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

I'm pretty bummed about that.

a min amoloume ben.

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

O axión é unha partícula convincente porque resolve dous problemas asemade.

it addresses a problem that we already had,

Aborda un problema que xa tiñamos,

a conflict between theory and experiment

un conflito entre a teoría e o experimento

in the realm of quark physics.

no reino da física de quarks.

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

E diredes: “Vale logo, pero como podo ver eu iso?“.

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

A estas alturas da charla, xa deberiades sabelo, non si?

Because to first approximation, dark matter is invisible.

Porque, na primeira aproximación, a materia escura é invisible.

(Laughter)

(Risas)

But I know you really want a visual,

Pero sei que queredes ver unha imaxe,

so I'm going to give you one.

así que vóuvola dar.

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

Así é como a vexo eu todos os días no traballo.

(Laughter)

(Risas)

(Applause)

(Aplausos)

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

Que vén querendo dicir que está ben que non sexa intuitivo.

(Laughter)

(Risas)

The universe is a wonderfully strange and fantastical place,

O universo é un lugar marabillosamente estraño e fantástico,

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

e por iso a especie humana sempre quixo estudalo.

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

E por iso o pasamos tan ben intentando entendelo.

So how are we going to go looking for the axion

Daquela, como poderemos atopar o axión

or any other dark matter particle?

ou calquera outra partícula de materia escura?

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

Quizais pensades que usamos enfoques tradicionais da física de partículas

like colliders, where we smash particles together

como os colisores, onde esmagamos as partículas

and see what comes out.

e vemos que sae.

But astrophysical signals have something to say.

Con todo, os sinais astrofísicos teñen algo que dicir.

Telescopes from across the electromagnetic spectrum --

Os telescopios de todo o espectro electromagnético

for example, the proposed NASA facility,

como a instalación da NASA proposta,

the STROBE-X X-ray space telescope --

ou o telescopio de raios X STROBE-X,

can help us potentially determine what exactly dark matter is.

pódennos axudar a definir exactamente que é a materia escura.

But telescopes look at the very large.

Mais os telescopios miran o máis grande.

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

Como podemos usar o xigante para comprender o minúsculo?

Well, in the case of the axion,

Pois ben, no caso do axión

it helps to pay attention to its quantum classification.

é útil prestarmos atención á súa clasificación cuántica.

So all particles come in one of two quantum categories,

Podemos clasificar calquera partícula nunha das dúas categorías cuánticas:

fermions and bosons.

fermións e bosóns.

So fermions, even when things get cold,

Aínda cando vai frío, os fermións

like to keep their distance from each other.

prefiren manter as distancias entre si.

They're antisocial.

Son antisociais.

That's how it is.

É así.

Bosons, on the other hand,

Por outra banda, cando os bosóns alcanzan temperaturas menores á crítica,

when they get below a critical temperature,

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

son como criaturas de cinco anos nun campo de fútbol;

so they don't have a concept of formation,

non coñecen o concepto de formación,

they just bunch up together.

simplemente se xuntan.

So in technical terms,

En termos técnicos,

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

isto coñécese como a formación dun condensado Bose-Einstein,

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

onde todas as partículas se unen e actúan como unha gran superpartícula.

So importantly, axions are bosons,

Daquela, os axións son bosóns

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

e agora sabedes por que me gusta traballar con eles.

Estou totalmente enfeitizada coa idea dos condensados de axión Bose-Einstein.

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

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

Adoitamos falar de crear estes estados cuánticos no laboratorio

using atoms,

empregando átomos, pero, agora,

but now,

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

sopesamos a posibilidade de novos condensados Bose-Einstein

Bose-Einstein condensates made out of dark matter.

de grande escala compostos de materia escura.

So what you're looking at here

O que vedes aquí

is a simulation developed by a team that I lead.

é unha simulación creada polo equipo que dirixo.

It's an axion condensate orbiting a central mass.

É un condensado de axións orbitando unha masa central.

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

É algo así coma un subhalo que orbita a súa galaxia hóspede,

Maybe the Large Magellanic Cloud orbiting the Milky Way.

quizais como a Gran Nube de Magalhães orbitando a Vía Láctea.

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

Como podedes observar, co tempo

the subhalo starts to get to get torn apart,

o subhalo comeza a desfacerse

and what my team's work shows

e o que demostra o traballo do meu equipo

is that the way that this happens with axions

é que a forma en que sucede cos axións

is different than with other dark matter candidates,

é diferente á de outros candidatos de materia escura,

because it goes into this special condensate state.

xa que se converte nun estado de condensación especial.

Now imagine the possibility

Imaxinade a posibilidade

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

de que exista máis dun tipo de candidato de materia escura.

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

Hai máis dun tipo de partícula de materia escura?

How much richer this picture can be.

Que bonito sería.

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

Non existe unha regra cósmica que indique que só poida haber unha.

So in the end,

Entón, ao final,

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

espero que o universo nos obrigue a volver avaliar o que criamos ata agora.

[Making the invisible visible.]

[Facendo visible o invisible]

When we honor the land and the sky ...

Cando veneramos a terra e o ceo

as our galactic relations ...

como as nosas relacións galácticas

and their Indigenous stewards,

e a súa administración indíxena,

it becomes possible for us to imagine

podemos imaxinar

new ways of being in good relations with each other.

novos modos de mellorarmos as nosas relacións entre nós.

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

E por iso eu, unha persoa queer negra,

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

estou tan orgullosa de seguir os pasos das miñas devanceiras

who studied and dreamed with the night sky,

que estudaron e soñaron co ceo nocturno,

sometimes of freedom.

e ás veces coa liberdade.

Astronomers like Harriet Tubman,

Astrónomas como Harriet Tubman,

for whom the recently launched James Webb Space Telescope

con cuxo nome debería renomearse o recentemente inaugurado

should be renamed.

telescopio James Webb.

(Applause)

(Aplausos)

I honor the gay NASA employees who were persecuted

Honro as empregadas gay da NASA que foron perseguidas

under the leadership of JWST's namesake,

baixo o liderado do devandito telescopio espacial,

even as I share in the tremendous community-wide excitement

incluso mentres comparto a grande emoción comunitaria

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

polo que nos vai ensinar a institución sobre a materia escura.

And I honor the memory of Vera C. Rubin,

E honro o legado de Vera C. Rubin,

the astronomer who first asked me,

a astrónoma que me preguntou por primeira vez

as a young, terrified graduate student,

cando era unha nova estudante de posgrao atemorizada

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

“como cres que deberiamos resolver o problema da materia escura?”.

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

Vivimos nunca época marabillosa para investigar a materia escura.

Over the next decade,

Na próxima década,

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

imos poder ver o universo cunha precisión e claridade incribles

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

grazas a estes novos telescopios na terra e no ceo.

We'll probably get some answers,

Seguramente obteñamos respostas,

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

pero tamén formularemos unha chea de novas preguntas.

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

E que pasa co meu equipo? Estaremos listas.

So the search for dark matter is on.

Comezou a busca da materia escura.

What's your favorite candidate?

Cal é o voso candidato favorito?

(Laughter)

(Risas)

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

Se non é un axión, xa podedes ir cambiando de opinión.

(Laughter)

(Risas)

Thank you.

Grazas.

(Cheers and applause)

(Aplausos)