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

Tradutor: Raissa Mendes Revisor: Custodio Marcelino

When we look at the night sky,

Quando olhamos o céu à noite,

we see a vast cosmos

vemos um vasto cosmos,

filled with stars and galaxies and dust,

cheio de estrelas, galáxias e poeira,

a cosmos teeming with luminous phenomena.

um cosmos repleto de fenômenos luminosos.

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

Todos já ouvimos alguma versão daquela famosa frase de Carl Sagan:

"We are made of star stuff."

“Somos feitos de poeira de estrelas”.

And it's true, we are.

E é verdade; somos mesmo.

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

E assim fica mais fácil acreditar que o visível é o que importa --

us, the trees, the stars --

nós, as árvores, as estrelas --,

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

pois isso nos ajuda a nos sentir conectados a tudo que podemos ver.

Today, we know that everything visible in the universe

Hoje sabemos que tudo visível no Universo

is composed from a basic set of building blocks

é composto de uma série de tijolinhos

known as elementary particles.

conhecidos como partículas elementares.

We call this incredibly elegant picture

Chamamos esta foto incrivelmente elegante

the standard model of particle physics,

de Modelo-Padrão da Física de Partículas,

and we understand it in great mathematical detail.

e a entendemos em grandes detalhes matemáticos.

Comprehending the standard model is an enormous achievement.

Entender o modelo-padrão é uma conquista enorme.

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

No entanto, já sabemos que ele descreve muito pouco do que existe por aí.

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

É que a maioria das coisas que compõem nosso Universo

is completely invisible to us.

nos são completamente invisíveis.

In other words, visible matter,

Em outras palavras, a matéria visível,

the kind that we and the stars are made from,

o material do qual nós e as estrelas somos feitos,

the kind that radiates light,

do tipo que irradia luz,

is not what's normal.

não é o normal.

And we, the luminous matter,

Assim, nós, a matéria luminosa,

we are the cosmic weirdos.

somos os esquisitões cósmicos.

So how do we know?

Mas como sabemos disso?

Well, consider this invisible nonbinary person,

Bem, considerem esta pessoa invisível não binária,

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

escondida na nossa frente dentro de um terno.

We can't exactly see a person,

Não podemos ver a pessoa,

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

mas sabemos que ela está lá, pois o terno está preenchido.

So the presence of the invisible enby

A presença de uma pessoa não binária invisível

is governing how the suit hangs in space-time.

é que dita como o terno se posiciona no tempo-espaço.

So we can see a similar effect with visible matter.

E podemos ver um efeito similar com a matéria visível.

We can see that stars and galaxies are affected

Podemos ver que as estrelas e as galáxias são afetadas

by the presence of something more,

pela presença de algo mais,

something completely invisible to us.

algo que nos é completamente invisível.

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

Então, agora sabemos que o Universo é mais “queer” e fantástico

than it looks to the naked eye.

do que parece a olho nu.

(Cheers)

(Vivas)

(Laughter)

(Risos)

That's right.

Isso mesmo.

(Laughter and applause)

(Risos e aplausos)

So how did the universe get this way,

Mas como o Universo ficou desse jeito

and what exactly is inside?

e o que exatamente tem dentro dele?

So I'm a theoretical physicist

Bem, sou uma física teórica

with expertise in particle cosmology.

especializada em cosmologia de partículas.

And it's my job to use math

E meu trabalho é usar a matemática

to study the origin and evolution of space-time

para estudar a origem e a evolução do espaço-tempo

and every single thing that's inside of it.

e tudo contido dentro dele.

I connect the very small -- elementary particles --

Conecto as pequenas partículas elementares

with the extremely large -- galaxies and galaxy clusters,

com as extremamente grandes galáxias e aglomerados de galáxias,

and I'm a griot of the universe.

e sou contadora de histórias sobre o Universo.

I develop creative mathematical narratives

Desenvolvo narrativas matemáticas criativas

that may just be our cosmic origin story.

que possam contar a história da nossa origem cósmica.

Now as a theoretical physicist, I really love doing math

Bem, como física teórica, adoro usar a matemática

and coming up with different ideas

e sugerir ideias

that may describe our mostly invisible universe.

que possam descrever nosso Universo, em grande parte invisível.

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

Mas também é importante ser responsável com os dados,

the real stuff.

as coisas reais.

So after mathematics,

Então, além da matemática,

my second favorite tool for addressing these large cosmological questions

minha ferramenta favorita para abordar essas grandes questões cosmológicas

is the biggest laboratory we know,

é o maior laboratório que conhecemos,

the universe itself.

o próprio Universo.

Observatories with capabilities from visible light

Observatórios com capacidade de ver desde luz visível

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

a raio X de alta energia e fótons de raio gama

are still some of the best ways to gain insight

ainda são algumas das melhores maneiras de termos insights

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

sobre o que está acontecendo no tempo-espaço com a matéria invisível.

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

Então, aqui temos o Observatório Vera C. Rubin,

an exciting new facility

um novo e fascinante recurso

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

que está prestes a ver sua primeira luz nos próximos dois anos.

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

É um exemplo pioneiro de uma nova geração de telescópios

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

que vai mudar o modo como vemos este Universo majoritariamente invisível.

Now it's also the case that swarms of satellites

Vale lembrar que enxames de satélites

threaten images from ground-based facilities like this one.

ameaçam imagens de observatórios no solo, como este.

But the Vera C. Rubin Observatory can help us understand

Mas o Observatório Vera C. Rubin pode nos ajudar a entender

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

onde está a matéria invisível, e o que ela está fazendo,

which will help us determine what exactly it is.

o que vai nos ajudar a determinar o que ela é exatamente.

So when it comes to the cosmic accounting,

Assim, quando se trata dos princípios cósmicos,

here is what we know so far.

eis o que sabemos até agora.

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

Estamos no meio de um grande drama cósmico,

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

onde o espaço-tempo é curvado e está se expandindo.

And the history and future of that curvature and expansion

E a história e o futuro dessa curvatura e dessa expansão

is determined by what's inside,

são determinados pelo que está dentro,

which is mostly not visible stuff like us --

que é, em sua maioria, matéria não visível, como nós --,

that's only about five percent.

ou seja, cerca de apenas 5%.

The majority of the energy-matter content in the universe

A maior parte do conteúdo energia-matéria no Universo

is something that we call dark energy.

é algo que chamamos de energia escura.

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

Então, o espaço vazio parece ter uma energia associada a ele.

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

E isso está afetando cada vez mais como o espaço se expande.

After dark energy,

Após a energia escura,

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

o segundo maior ingrediente é algo chamado matéria escura.

So here's the funky thing about dark matter.

Mas há algo de estranho com a matéria escura.

Unlike dark energy,

Diferente da energia escura,

it gravitates exactly like visible matter.

ela gravita exatamente como a matéria visível,

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

mas é completamente diferente de nós em todos os outros aspectos.

So you might be thinking,

Aí vocês devem estar pensando: “Tá, matéria escura.

"OK, dark matter.

It clearly has a color associated with it."

Claramente tem uma cor associada a ela”.

It's dark, like my pants.

É escura, como minhas calças.

Right?

Certo?

But the first thing you should know about dark matter

Mas a primeira coisa sobre a matéria escura

is that it doesn't have a color,

é que ela não tem uma cor

and at least at first approximation,

e, à primeira vista,

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

a luz parece atravessá-la, então não conseguimos vê-la.

It's invisible, maybe transparent, maybe clear.

É invisível, talvez transparente, talvez clara.

So if you put out your hands

Então, se imaginarmos como seria

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

ter o peso de um pedaço de matéria escura nas mãos,

that's how it would feel,

seria assim,

but your hands would look exactly the same.

mas as mãos ficariam do mesmo jeito.

Today, we believe

Hoje acreditamos

that 80 percent of the normally gravitating matter in the universe

que 80% da matéria que costuma gravitar no Universo

is dark matter.

é matéria escura.

Dark matter is dominant on the outskirts of galaxies,

A matéria escura é dominante nos confins de galáxias,

and it affects stellar motions on the edges.

e ela afeta movimentos estelares nas margens.

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

Foi com base nesse efeito que Vera C. Rubin e Kent Ford

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

descobriram a primeira evidência robusta da existência da matéria escura.

What you're looking at here

Isto que vocês estão vendo

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

é uma reprodução artística de nossa galáxia, a Via Láctea,

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

e ela está envolta num halo de matéria escura,

represented here by a blue gas.

representada aqui por um gás azul.

We believe that every single galaxy,

Acreditamos que cada uma das galáxias,

or almost every single galaxy,

ou quase todas elas,

lives inside of a dark matter halo.

estão imersas num halo de matéria escura.

And we think that they're not alone.

E achamos que elas não estão sozinhas.

The Milky Way itself has around 60 gravitationally bound satellite galaxies

A própria Via Láctea tem cerca de 60 galáxias-satélites gravitando

that are in its orbit.

em sua órbita.

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

Vocês devem ter visto algumas delas, observando o céu à noite,

or you may have heard of,

ou ouvido falar sobre elas,

like the Large Magellanic Cloud and the Small Magellanic Cloud.

como a Grande Nuvem de Magalhães e a Pequena Nuvem de Magalhães.

Each of these satellites

Cada um desses satélites

lives inside of its own dark matter subhalo.

está envolto dentro de seu próprio sub-halo de matéria escura.

So, like the invisible enby in their suit,

Assim, como a pessoa não binária invisível no seu terno,

the presence of dark matter

a presença da matéria escura

is affecting how galaxies are distributed throughout space-time.

está afetando como as galáxias estão distribuídas no espaço-tempo.

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

Portanto, podemos também deduzir onde está a matéria escura.

it's represented here by the bluish purple.

Ela é representada aqui pelo violeta azulado.

We can look at how images of galaxy clusters

Podemos ver como imagens de aglomerados de galáxias

are distorted, which tells us something

estão distorcidas, o que nos diz algo

about how dark matter is distorting space-time.

sobre como a matéria escura está distorcendo o espaço-tempo.

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

Portanto, sabemos algo sobre quanta matéria escura existe,

and even how the dark matter is distributed,

e até mesmo como ela está distribuída,

but what kind of particle is it?

mas que tipo de partícula é essa?

So all that we know

Bem, tudo o que sabemos

is that it's beyond standard-model physics.

é que isso está além do modelo-padrão da física.

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

Não é como nenhuma dessas partículas que já vimos

or had any kind of contact with.

ou com que tivemos algum tipo de contato.

Alright, so this seems like a potentially terrifying,

Logo, isso parece um problema potencialmente assustador e insolúvel,

intractable problem,

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

pois estamos falando de algo que não podemos ver,

something that we can't touch.

de algo que não podemos tocar.

You might be thinking,

Vocês devem pensar:

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

“Provavelmente não houve muitas ideias ao longo dos anos,

because that just seems really hard."

porque isso parece difícil demais”.

Right?

Certo?

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

Assim, aqui está o diagrama de Venn que humilha todos os diagramas de Venn.

(Laughter)

[Teorias sobre a matéria escura]

[Theories of Dark Matter]

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

Aposto US$ 100 que vocês não conseguem achar um melhor,

At least according to me.

pelo menos na minha opinião.

(Laughter)

(Risos)

So Tim Tait created this diagram

Bem, Tim Tait criou este diagrama

to help us visualize just some of the hypotheses

para nos ajudar a visualizar algumas das hipóteses

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

criadas pelos físicos ao longo dos anos para explicar o problema da matéria escura

and how these ideas overlap with each other.

e como essas ideias se sobrepõem umas às outras.

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

Assim, como podem ver, há muita coisa acontecendo aqui, certo?

And hopefully, it's becoming increasingly clear

E, felizmente, está ficando cada vez mais claro

that this isn't just an astrophysics problem

que isso não é apenas um problema astrofísico

of galaxies and galaxy clusters,

de galáxias e aglomerados de galáxias,

but this is also a particle physics problem.

mas é também um problema da física de partículas.

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

Para entender o que está acontecendo nas escalas maiores,

we need to understand something very small,

precisamos entender algo muito pequeno,

like a new particle,

como uma nova partícula,

or maybe primordial black holes.

ou talvez buracos negros primordiais.

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

Ao ver isto, certamente vocês estão pensando o seguinte:

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

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

“Qual o favorito de Chanda para matéria escura?”

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

É isso o que estão loucos pra saber?

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

Então vou acabar com o suspense dizendo a vocês...

that my favorite candidate is something called the axion.

que meu candidato favorito é algo chamado o áxion.

This is the hypothetical particle.

Essa é a partícula hipotética.

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

E a primeira coisa que quero dizer sobre o áxion

is that it was almost called the higglet ...

é que ele quase foi chamado de “higgszinho”...

(Laughter)

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

E seja lá quem tenha escolhido “o áxion” simplesmente pisou na bola, né?

I'm pretty bummed about that.

Estou muito chateada com isso.

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

Mas o áxion é uma partícula convincente, pois é do tipo dois em um:

it addresses a problem that we already had,

ele lida com um problema que já tínhamos, um conflito entre teoria e experimento

a conflict between theory and experiment

in the realm of quark physics.

no reino da física do quark.

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

“Tudo bem”, vocês vão dizer, “mas como visualizá-lo?”

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

A essa altura desta palestra, vocês já deveriam saber,

Because to first approximation, dark matter is invisible.

pois a primeira suposição é que a matéria escura é invisível,

(Laughter)

(Risos)

But I know you really want a visual,

mas sei que querem muito uma imagem,

so I'm going to give you one.

então vou lhes dar uma.

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

Eis a imagem dela no meu trabalho diário.

(Laughter)

(Risos)

(Applause)

(Aplausos)

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

O que significa dizer que não tem problema não ser intuitivo.

(Laughter)

(Risos)

The universe is a wonderfully strange and fantastical place,

O Universo é um lugar maravilhosamente estranho e fantástico,

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

e é por isso que os seres humanos como espécie sempre quiseram estudá-lo.

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

E é por isso que nos divertimos tanto tentando entendê-lo.

So how are we going to go looking for the axion

Mas, então, como pesquisar o áxion ou qualquer partícula de matéria escura?

or any other dark matter particle?

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

Vocês podem achar que com abordagens tradicionais da física de partículas,

like colliders, where we smash particles together

como colisores, onde as partículas são esmagadas juntas, e vemos o resultado.

and see what comes out.

But astrophysical signals have something to say.

Mas os sinais astrofísicos têm algo a dizer.

Telescopes from across the electromagnetic spectrum --

Telescópios de todo o espectro eletromagnético --

for example, the proposed NASA facility,

por exemplo, uma sonda da NASA,

the STROBE-X X-ray space telescope --

o telescópio espacial de raio x da Strobe-X --

can help us potentially determine what exactly dark matter is.

têm o potencial de ajudar a determinar exatamente o que é a matéria escura.

But telescopes look at the very large.

Mas telescópios olham coisas grandes.

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

Como usar o extremamente grande para entender algo tão pequeno?

Well, in the case of the axion,

Bem, no caso do áxion,

it helps to pay attention to its quantum classification.

ele ajuda a prestar atenção na classificação de seu quantum.

So all particles come in one of two quantum categories,

Todas as partículas pertencem a uma das duas categorias quantum:

fermions and bosons.

férmions e bósons.

So fermions, even when things get cold,

Assim, os férmions, mesmo quando as coisas esfriam,

like to keep their distance from each other.

gostam de manter distância uns dos outros.

They're antisocial.

Eles são antissociais.

That's how it is.

É assim mesmo.

Bosons, on the other hand,

Bósons, por sua vez,

when they get below a critical temperature,

abaixo de uma temperatura crítica,

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

são como crianças de cinco anos num campo de futebol:

so they don't have a concept of formation,

não possuem um senso de formação; elas simplesmente se embolam.

they just bunch up together.

So in technical terms,

Desse modo, em termos técnicos,

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

chamamos essa formação de Condensado de Bose-Einstein,

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

onde todas as partículas se juntam e agem como uma superpartícula.

So importantly, axions are bosons,

Assim, mais importante, áxions e bósons...

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

e agora vocês vão ver por que gosto de trabalhar com eles --

sou completamente apaixonada pela ideia do Condensado de 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,

Costumamos falar sobre criar esses estados de quantum no laboratório,

using atoms,

usando átomos, mas, agora,

but now,

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

estamos falando sobre a possibilidade de Condensados de Bose-Einstein

Bose-Einstein condensates made out of dark matter.

novos, talvez no nível galático, feitos de matéria escura.

So what you're looking at here

Então, o que estão vendo aqui

is a simulation developed by a team that I lead.

é uma simulação desenvolvida por uma equipe que lidero.

It's an axion condensate orbiting a central mass.

É um áxion condensado orbitando uma massa central.

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

Assim, é como um sub-halo orbitando sua galáxia anfitriã.

Maybe the Large Magellanic Cloud orbiting the Milky Way.

Talvez a Grande Nuvem de Magalhães orbitando a Via Láctea.

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

Como podem ver, na borda do Universo,

the subhalo starts to get to get torn apart,

o sub-halo começar a se despedaçar,

and what my team's work shows

e o que minha equipe mostra

is that the way that this happens with axions

é que o modo como isso ocorre com os áxions

is different than with other dark matter candidates,

é diferente do modo como ocorre com outros candidatos,

because it goes into this special condensate state.

porque ele passa para esse estado condensado especial.

Now imagine the possibility

Agora, imaginem a possibilidade

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

de haver mais de um tipo de candidato a matéria escura.

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

Talvez haja mais de um tipo de partícula de matéria escura.

How much richer this picture can be.

Imaginem como esta foto poderia ser bem mais rica.

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

Não há lei cósmica que diga que pode haver apenas um.

So in the end,

Assim, no final das contas,

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

espero que o Universo nos force a reavaliar o que pensávamos saber.

[Making the invisible visible.]

[Tornando o invisível visível]

When we honor the land and the sky ...

Quando homenageamos a terra e o céu

as our galactic relations ...

na condição de nossas relações galáticas,

and their Indigenous stewards,

e seus guardiães indígenas,

it becomes possible for us to imagine

conseguimos imaginar

new ways of being in good relations with each other.

novas maneiras de desenvolver boas relações com eles.

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

É por isso que eu, como uma pessoa “queer” negra,

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

tenho muito orgulho de seguir os passos dos meus ancestrais,

who studied and dreamed with the night sky,

que estudaram o céu noturno e sonharam com ele,

sometimes of freedom.

e às vezes com a liberdade.

Astronomers like Harriet Tubman,

Astrônomas como Harriet Tubman,

for whom the recently launched James Webb Space Telescope

que deveria dar nome ao Telescópio Espacial James Webb, recentemente lançado.

should be renamed.

(Applause)

(Aplausos)

I honor the gay NASA employees who were persecuted

Eu homenageio os empregados gays da NASA,

que foram perseguidos sob a chefia daquele que deu nome ao telescópio,

under the leadership of JWST's namesake,

even as I share in the tremendous community-wide excitement

mesmo compartilhando a tremenda empolgação de toda a comunidade

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

pelo que esse telescópio vai nos revelar sobre a matéria escura.

And I honor the memory of Vera C. Rubin,

E homenageio a memória de Vera C. Rubin,

the astronomer who first asked me,

a astrônoma que primeiro me perguntou,

as a young, terrified graduate student,

uma jovem estudante de graduação assustada:

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

“Como você acha que deveríamos resolver o problema da matéria escura?”

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

Vivemos num momento incrível para fazer pesquisa sobre matéria escura.

Over the next decade,

Nas próximas décadas,

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

vamos ver o Universo com precisão e nitidez incríveis

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

graças a esses novos telescópios no solo e no céu.

We'll probably get some answers,

Provavelmente vamos obter algumas respostas,

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

mas vamos ter montes de novas perguntas.

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

E minha equipe? Vamos estar prontos.

So the search for dark matter is on.

Portanto, a pesquisa sobre a matéria escura está em andamento.

What's your favorite candidate?

Qual o candidato favorito de vocês?

(Laughter)

(Risos)

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

Se não for um áxion, melhor descobrirem algo melhor.

(Laughter)

(Risos)

Thank you.

Obrigada.

(Cheers and applause)

(Aplausos e vivas)