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

Tradutor: Eliana Santos Revisora: Nadia Tira

When we look at the night sky,

Quando olhamos para o céu noturno,

we see a vast cosmos

vemos um vasto cosmos

filled with stars and galaxies and dust,

cheio de estrelas, galáxias e pó,

a cosmos teeming with luminous phenomena.

um cosmos repleto de fenómenos luminosos.

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

Todos nós já ouvimos alguma versão da famosa frase de Carl Sagan:

"We are made of star stuff."

“Somos feitos do pó 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 isso faz com que acreditemos que o que importa é o que é visível -

us, the trees, the stars --

nós, as árvores, as estrelas -

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

porque nos ajuda a sentirmo-nos ligados a tudo o que conseguimos ver.

Today, we know that everything visible in the universe

Hoje em dia sabemos que tudo o que é visível no Universo

is composed from a basic set of building blocks

é composto por um conjunto básico de componentes base

known as elementary particles.

conhecidos como partículas elementares.

We call this incredibly elegant picture

Chamamos a esta imagem incrivelmente elegante

the standard model of particle physics,

o modelo padrão da física de partículas,

and we understand it in great mathematical detail.

e compreendemo-lo em grande pormenor matemático.

Compreender o modelo padrão é um enorme feito.

Comprehending the standard model is an enormous achievement.

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

Mas agora temos a certeza de que descreve muito pouco do que há lá fora.

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

Afinal, a maioria das coisas que preenche o nosso Universo

is completely invisible to us.

é completamente invisível para nós.

In other words, visible matter,

Ou seja, a matéria visível,

the kind that we and the stars are made from,

o tipo de que nós e as estrelas somos feitos,

the kind that radiates light,

o tipo que irradia luz,

is not what's normal.

não é o normal.

And we, the luminous matter,

E nós, a matéria luminosa,

we are the cosmic weirdos.

somos os estranhos cósmicos.

So how do we know?

Como é que sabemos?

Well, consider this invisible nonbinary person,

Bem, considerem esta pessoa não-binária invisível,

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

que está escondida em plena vista dentro do seu fato.

We can't exactly see a person,

Não conseguimos ver uma pessoa,

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

mas sabemos que está ali, porque o fato está preenchido.

So the presence of the invisible enby

A presença do não-binário invisível

is governing how the suit hangs in space-time.

está a controlar o modo como o fato está de pé no espaço-tempo.

So we can see a similar effect with visible matter.

Conseguimos ver um efeito semelhante com matéria visível.

Conseguimos ver que as estrelas e as galáxias são afetadas

We can see that stars and galaxies are affected

by the presence of something more,

pela presença de algo mais,

something completely invisible to us.

algo completamente invisível para nós.

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

Agora sabemos que o Universo é mais excêntrico e fantástico

than it looks to the naked eye.

do que nos parece a olho nu.

(Cheers)

(Vivas)

(Laughter)

(Risos)

That's right.

É verdade.

(Laughter and applause)

(Risos e aplausos)

So how did the universe get this way,

Então porque é que o Universo é assim

and what exactly is inside?

e o que há dentro exatamente?

So I'm a theoretical physicist

Sou uma física teórica

with expertise in particle cosmology.

com especialização em cosmologia de partículas.

And it's my job to use math

E o meu trabalho é usar 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 o que estiver dentro deste.

I connect the very small -- elementary particles --

Ligo as muito 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 uma griot do Universo.

I develop creative mathematical narratives

Desenvolvo narrativas matemáticas criativas

that may just be our cosmic origin story.

que podem ser a nossa história de origem cósmica.

Now as a theoretical physicist, I really love doing math

Como física teórica, adoro matemática

and coming up with different ideas

e inventar ideias diferentes

that may describe our mostly invisible universe.

que talvez descrevam o nosso Universo maioritariamente invisível.

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

Mas também é importante ser responsável pelos dados,

the real stuff.

pelas coisas reais.

So after mathematics,

Depois da matemática,

my second favorite tool for addressing these large cosmological questions

a minha segunda ferramenta preferida

para abordar estas 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 capacidades de luz visível

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

a raios-x de alta energia e fotões de raio gama

are still some of the best ways to gain insight

ainda são algumas das melhores formas de obter informações

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

sobre o que se passa no espaço-tempo, com as coisas invisíveis.

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

O que veem aqui é o Observatório Vera C. Rubin,

an exciting new facility

uma nova e entusiasmante instalação

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

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

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

É um exemplo de destaque de uma nova geração de telescópios

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

que vai mudar a forma como vemos este Universo maioritariamente invisível.

Também pode acontecer que montes de satélites

Now it's also the case that swarms of satellites

threaten images from ground-based facilities like this one.

ameacem imagens de instalações terrestres como esta.

But the Vera C. Rubin Observatory can help us understand

Mas o Observatório Vera C. Rubin pode ajudar-nos a compreender

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

onde estão as coisas invisíveis e o que estão a fazer,

which will help us determine what exactly it is.

o que nos irá ajudar a determinar o que são exatamente.

So when it comes to the cosmic accounting,

No que toca à contabilidade cósmica,

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.

em que o espaço-tempo está curvado e a expandir-se.

And the history and future of that curvature and expansion

E a história e o futuro dessa curvatura e expansão

is determined by what's inside,

são determinados pelo que está no interior,

which is mostly not visible stuff like us --

que são principalmente coisas invisíveis para nós,

that's only about five percent.

é só cerca de 5%.

The majority of the energy-matter content in the universe

A maioria do conteúdo da energia-matéria no Universo

is something that we call dark energy.

é algo a que chamamos energia escura.

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

O espaço vazio parece ter uma energia associada a ele.

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

E isso está a afetar cada vez mais a forma como o espaço-tempo se expande.

After dark energy,

Depois da energia escura,

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

o segundo maior ingrediente é aquilo a que chamamos matéria escura.

So here's the funky thing about dark matter.

Eis algo excêntrico sobre a matéria escura.

Unlike dark energy,

Ao contrário da energia escura,

it gravitates exactly like visible matter.

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 aspetos.

So you might be thinking,

Podem estar a pensar:

"OK, dark matter.

“Ok, matéria escura.

It clearly has a color associated with it."

Claramente tem uma cor associada a ela.”

It's dark, like my pants.

É escura, como as minhas calças.

Right?

Certo?

Mas a primeira coisa que devem saber sobre a matéria escura

But the first thing you should know about dark matter

is that it doesn't have a color,

é que esta não tem cor,

e, pelo menos, à primeira aproximação,

and at least at first approximation,

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

parece que a luz a atravessa, por isso não a conseguimos ver.

It's invisible, maybe transparent, maybe clear.

É invisível, talvez transparente, talvez clara.

So if you put out your hands

Se estenderem as mãos

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

e pensarem no peso de ter um bocado de matéria escura nas mãos...

that's how it would feel,

É isso que sentiriam,

but your hands would look exactly the same.

mas as mãos teriam exatamente a mesma aparência.

Today, we believe

Hoje, acreditamos

that 80 percent of the normally gravitating matter in the universe

que 80% da matéria que normalmente gravita no Universo

is dark matter.

é matéria escura.

Dark matter is dominant on the outskirts of galaxies,

A matéria escura é dominante nos arredores das galáxias

and it affects stellar motions on the edges.

e afeta movimentos estelares nas extremidades.

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

Este efeito foi, na verdade, como Vera C. Rubin e Kent Ford

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

encontraram a primeira prova substantiva da existência de matéria escura.

What you're looking at here

O que estão a ver aqui

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

é a interpretação de um artista da nossa galáxia, a Via Láctea,

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

e está envolvida numa auréola de matéria escura,

represented here by a blue gas.

representada aqui por um gás azul.

We believe that every single galaxy,

Acreditamos que todas as galáxias,

or almost every single galaxy,

ou quase todas as galáxias,

lives inside of a dark matter halo.

vivem dentro de uma auréola de matéria escura.

And we think that they're not alone.

E achamos que não estão sozinhas.

The Milky Way itself has around 60 gravitationally bound satellite galaxies

A própria Via Láctea tem cerca de 60 galáxias satélite

ligadas gravitacionalmente

that are in its orbit.

que estão na sua órbita.

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

Algumas destas, podem ter visto ao observar o céu noturno,

or you may have heard of,

ou podem ter ouvido falar,

like the Large Magellanic Cloud and the Small Magellanic Cloud.

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

Cada um destes satélites

Each of these satellites

lives inside of its own dark matter subhalo.

vive dentro da sua própria subauréola de matéria escura.

So, like the invisible enby in their suit,

Tal como a pessoa invisível no seu fato,

the presence of dark matter

a presença de matéria escura

is affecting how galaxies are distributed throughout space-time.

está a afetar o modo como as galáxias se distribuem pelo espaço-tempo.

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

Também podemos fazer engenharia reversa onde está a matéria escura,

it's represented here by the bluish purple.

está representada aqui pelo roxo azulado.

We can look at how images of galaxy clusters

Podemos ver a forma como as 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 a distorcer o espaço-tempo.

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

Sabemos algo sobre quanta matéria escura existe,

and even how the dark matter is distributed,

e até sobre como a matéria escura está distribuída,

but what kind of particle is it?

mas que tipo de partícula é?

Tudo o que sabemos

So all that we know

is that it's beyond standard-model physics.

é que está além da física de modelo padrão.

Não é como nenhuma das partículas que alguma vez vimos

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

or had any kind of contact with.

ou com que tivemos contacto.

Alright, so this seems like a potentially terrifying,

Bem, isto parece um problema potencialmente assustador

intractable problem,

e intratável,

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

porque estamos a falar de algo que não conseguimos ver,

something that we can't touch.

algo em que não podemos tocar.

You might be thinking,

Podem estar a pensar:

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

“Não tiveram muitas ideias sobre isso ao longo dos anos,

because that just seems really hard."

porque parece muito difícil.”

Right?

Certo?

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

Aqui está o diagrama de Venn para acabar com todos os diagramas de Venn.

(Laughter)

(Risos)

[Theories of Dark Matter]

[Teorias da Matéria Escura]

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

Aposto cem dólares que não encontram um melhor.

At least according to me.

Pelos menos, nos meus termos.

(Laughter)

(Risos)

So Tim Tait created this diagram

Tim Tait criou este diagrama

to help us visualize just some of the hypotheses

para nos ajudar a visualizar apenas algumas das hipóteses

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

que os físicos tiveram ao longo dos anos para explicar o problema da matéria escura

and how these ideas overlap with each other.

e como estas ideias se sobrepõem.

Como todos podem ver, há muito a acontecer aqui, certo?

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

And hopefully, it's becoming increasingly clear

E espera-se que se torne cada vez mais claro

that this isn't just an astrophysics problem

que isto não é só um problema da astrofísica

of galaxies and galaxy clusters,

de galáxias e aglomerados de galáxias,

but this is also a particle physics problem.

mas também é um problema da física de partículas.

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

Para entender o que se passa nas escalas maiores,

we need to understand something very small,

temos de 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,

Têm estado a olhar para isto há algum tempo

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

e o que estão todos a pensar é:

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

“Qual é candidato preferido da Chanda a matéria escura?”

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

Certo? É isto que estão mortos por saber?

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

Vou acabar com o suspense ao dizer-vos

that my favorite candidate is something called the axion.

que o meu candidato preferido é algo chamado axião.

This is the hypothetical particle.

Esta é a partícula hipotética.

E a primeira coisa que vos quero contar sobre o axião

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

is that it was almost called the higglet ...

é que quase foi denominado de “higglet”...

(Laughter)

(Risos)

E quem escolheu “axião” estragou tudo, não foi?

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

I'm pretty bummed about that.

Fiquei muito desapontada com isto.

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

Mas o axião é uma partícula poderosa,

porque aborda dois problemas simultaneamente:

it addresses a problem that we already had,

aborda um problema que já tínhamos,

a conflict between theory and experiment

um conflito entre teoria e experiência

in the realm of quark physics.

no domínio da física de quarks.

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

“Certo”, dizem vocês, “mas como é que posso visualizá-lo?”

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

Nesta altura da palestra já deviam saber, não?

Because to first approximation, dark matter is invisible.

Porque à primeira aproximação, a matéria escura é invisível.

(Laughter)

(Risos)

But I know you really want a visual,

Mas sei que querem muito algo visual,

so I'm going to give you one.

então vou dar-vos isso.

Eis a sua aparência para mim, no meu trabalho diário.

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

(Laughter)

(Risos)

(Aplausos)

(Applause)

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

Para dizer que não faz mal se isto não é intuitivo.

(Laughter)

(Risos)

The universe is a wonderfully strange and fantastical place,

O universo é um sítio incrivelmente 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, enquanto 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 a tentar compreendê-lo.

So how are we going to go looking for the axion

Então, como é que vamos procurar o axião

or any other dark matter particle?

ou qualquer outra partícula de matéria escura?

Podem pensar que temos de usar abordagens tradicionais de física de partículas,

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

like colliders, where we smash particles together

como aceleradores, em que esmagamos partículas conjuntamente

and see what comes out.

e vemos o que surge daí.

But astrophysical signals have something to say.

Mas os sinais astrofísicos têm algo a dizer.

Telescopes from across the electromagnetic spectrum --

Os telescópios no espetro eletromagnético,

for example, the proposed NASA facility,

por exemplo, a unidade proposta pela NASA,

the STROBE-X X-ray space telescope --

o telescópio espacial de raio-X STROBE-X,

can help us potentially determine what exactly dark matter is.

podem ajudar-nos a determinar potencialmente

o que é exatamente matéria escura.

But telescopes look at the very large.

Mas os telescópios veem aquilo que é grande.

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

Como podemos usar o extremamente grande para compreender algo tão pequeno?

Well, in the case of the axion,

Bem, no caso do axião,

it helps to pay attention to its quantum classification.

ajuda se prestarmos atenção à sua classificação quântica.

So all particles come in one of two quantum categories,

Todas as partículas pertencem a uma de duas categorias quânticas,

fermiões e bosões.

fermions and bosons.

So fermions, even when things get cold,

Os fermiões, mesmo quando as coisas estão frias,

like to keep their distance from each other.

gostam de deixar distância uns dos outros.

They're antisocial.

São antissociais.

That's how it is.

É assim.

Bosons, on the other hand,

Os bosões, por outro lado,

when they get below a critical temperature,

quando estão abaixo de uma temperatura crítica,

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

são como crianças de 5 anos num campo de futebol,

so they don't have a concept of formation,

não têm um conceito de formação,

they just bunch up together.

apenas se juntam todos.

Em termos técnicos,

So in technical terms,

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

chamamos a isto a formação de um condensado de Bose-Einstein,

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

em que todas as partículas se juntam e agem como uma superpartícula.

So importantly, axions are bosons,

Mais importante, os axiãos são bosões

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

e agora percebem por que gosto de trabalhar com eles.

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

Sou completamente encantada pela ideia de condensados de Bose-Einstein de axiãos.

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

Normalmente, falamos sobre criar estes estados quânticos no laboratório,

using atoms,

utilizando átomos,

but now,

mas agora,

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

estamos a falar na possibilidade de condensados de Bose-Einstein

Bose-Einstein condensates made out of dark matter.

novos e talvez a escalas galácticas feitos de matéria escura.

So what you're looking at here

O que estão a ver aqui

is a simulation developed by a team that I lead.

é uma simulação desenvolvida por uma equipa que lidero.

It's an axion condensate orbiting a central mass.

É um condensado de axião a orbitar uma massa central.

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

É como uma subáureola a orbitar a sua galáxia hospedeira.

Maybe the Large Magellanic Cloud orbiting the Milky Way.

Talvez a Grande Nuvem de Magalhães a orbitar a Via Láctea.

Como podem ver, ao longo dos anos do Universo,

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

the subhalo starts to get to get torn apart,

a subauréola começa a desintegrar-se,

and what my team's work shows

e o que o trabalho da minha equipa mostra

is that the way that this happens with axions

é que a forma como isto acontece com axiãos

is different than with other dark matter candidates,

é diferente do que com outros candidatos a matéria escura,

because it goes into this special condensate state.

porque fica neste estado condensado especial.

Now imagine the possibility

Agora imaginem a possibilidade

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

de existir mais do que um tipo de candidato a matéria escura.

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

Talvez haja mais do que um tipo de partícula de matéria escura?

How much richer this picture can be.

Quão mais rica poderia ser esta imagem!

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

Não há nenhuma regra cósmica que diga que só pode haver um.

So in the end,

No fim,

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

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

[Making the invisible visible.]

[A tornar o invisível visível.]

When we honor the land and the sky ...

Quando honramos a terra e o céu...

as our galactic relations ...

Assim como as nossas relações galácticas...

and their Indigenous stewards,

e os seus guardiães indígenas,

it becomes possible for us to imagine

torna-se possível para nós imaginarmos

new ways of being in good relations with each other.

novas formas de termos boas relações uns com os outros.

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

É por isso que eu, uma pessoa negra queer,

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

tenho muito orgulho de seguir os passos dos meus antepassados,

who studied and dreamed with the night sky,

que estudaram e sonharam com o céu noturno,

sometimes of freedom.

por vezes com liberdade.

Astronomers like Harriet Tubman,

Astrónomas como Harriet Tubman,

for whom the recently launched James Webb Space Telescope

de quem o recentemente lançado Telescópio Espacial James Webb

should be renamed.

deveria ter o nome.

(Applause)

(Aplausos)

I honor the gay NASA employees who were persecuted

Honro os colaboradores gay da NASA que foram perseguidos

under the leadership of JWST's namesake,

sob a liderança de James Webb,

even as I share in the tremendous community-wide excitement

mesmo quando partilho o tremendo entusiasmo de toda a comunidade

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

relativo ao que essa unidade nos vai ensinar sobre matéria escura.

And I honor the memory of Vera C. Rubin,

E honro a memória de Vera C. Rubin,

the astronomer who first asked me,

a primeira astrónoma que me perguntou,

as a young, terrified graduate student,

quando era uma jovem estudante assustada:

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

“Como achas que devemos resolver o problema da matéria escura?”

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

Vivemos numa época incrível para fazer pesquisas sobre matéria escura.

Over the next decade,

Na próxima década,

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

vamos ver o Universo com uma precisão e claridade incríveis

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

graças a estes 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 um monte de novas questões.

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

E a minha equipa? Vamos estar preparados.

A procura por matéria escura já começou.

So the search for dark matter is on.

What's your favorite candidate?

Qual é o vosso candidato preferido?

(Laughter)

(Risos)

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

Se não for um axião, é bom que pensem melhor.

(Laughter)

(Risos)

Thank you.

Obrigada.

(Cheers and applause)

(Vivas e aplausos)