TED2008
Patricia Burchat: Shedding light on dark matter
Patricia Burchat arroja luz sobre la materia oscura
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La física Patricia Burchat nos muestra dos de los ingredientes básicos de nuestro universo: La materia oscura y la energía oscura. Entre ambas forman el 96% del universo, no se pueden medir de manera directa pero su influencia es inmensa.
Patricia Burchat - Particle physicist
Patricia Burchat studies the structure and distribution of dark matter and dark energy. These mysterious ingredients can't be measured in conventional ways, yet form a quarter of the mass of our universe. Full bio
Patricia Burchat studies the structure and distribution of dark matter and dark energy. These mysterious ingredients can't be measured in conventional ways, yet form a quarter of the mass of our universe. Full bio
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As a particle physicist, I study the elementary particles
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0
4000
Como física de partículas, estudio las partículas elementales
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and how they interact on the most fundamental level.
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4000
3000
y cómo interactúan éstas a nivel fundamental.
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For most of my research career, I've been using accelerators,
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7000
3000
Durante la mayor parte de mi carrera como investigadora, he utilizado aceleradores
00:28
such as the electron accelerator at Stanford University, just up the road,
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10000
3000
como el acelerador de electrones de la Universidad de Stanford, aquí al lado,
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to study things on the smallest scale.
4
13000
3000
para estudiar las cosas a pequeñísima escala.
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But more recently, I've been turning my attention
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16000
2000
Pero, recientemente, he vuelto mi atención
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to the universe on the largest scale.
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18000
3000
hacia el universo a gran escala.
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Because, as I'll explain to you,
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21000
2000
Debido a que, como os voy a explicar,
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the questions on the smallest and the largest scale are actually very connected.
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4000
las cuestiones a pequeña y a gran escala están en realidad muy conectadas.
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So I'm going to tell you about our twenty-first-century view of the universe,
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27000
5000
Así que os voy a hablar sobre nuestra visión actual del universo,
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what it's made of and what the big questions in the physical sciences are --
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32000
3000
de qué está hecho y cuales son las grandes preguntas de la física,
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at least some of the big questions.
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35000
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o por lo menos, algunas de las grandes preguntas.
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So, recently, we have realized
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37000
3000
Así pues recientemente nos hemos dado cuenta
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that the ordinary matter in the universe --
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40000
2000
de que la materia ordinaria del universo,
01:00
and by ordinary matter, I mean you, me,
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42000
3000
y por materia ordinaria me refiero a ti, ¿vale?, a mí,
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the planets, the stars, the galaxies --
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45000
2000
a los planetas, las estrellas, las galaxias...
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the ordinary matter makes up only a few percent
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47000
3000
la materia ordinaria representa sólo un pequeño porcentaje
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of the content of the universe.
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50000
2000
del contenido del universo.
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Almost a quarter, or approximately a quarter
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52000
3000
Casi un cuarto, o aproximadamente un cuarto
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of the matter in the universe, is stuff that's invisible.
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55000
3000
de la materia del universo, es materia invisible.
01:16
By invisible, I mean it doesn't absorb in the electromagnetic spectrum.
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58000
4000
Con invisible quiero decir que no absorbe radiación en el espectro electromagnético.
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It doesn't emit in the electromagnetic spectrum. It doesn't reflect.
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62000
3000
No emite en el espectro electromagnético. No refleja.
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It doesn't interact with the electromagnetic spectrum,
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65000
2000
No interactúa con el espectro electromagnético,
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which is what we use to detect things.
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67000
2000
que es lo que usamos para detectar cosas.
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It doesn't interact at all. So how do we know it's there?
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69000
3000
No interactúa en absoluto, ¿cómo sabemos entonces que está ahí?
01:30
We know it's there by its gravitational effects.
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72000
2000
Sabemos que está ahí debido a sus efectos gravitatorios.
01:32
In fact, this dark matter dominates
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74000
3000
De hecho, esta materia oscura domina
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the gravitational effects in the universe on a large scale,
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77000
3000
los efectos gravitacionales en el universo a gran escala,
01:38
and I'll be telling you about the evidence for that.
28
80000
2000
y os voy a hablar sobre las pruebas que hay de ello.
01:40
What about the rest of the pie?
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82000
2000
¿Y el resto del pastel?
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The rest of the pie is a very mysterious substance called dark energy.
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84000
4000
El resto es algo muy misterioso llamado energía oscura.
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More about that later, OK.
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88000
2000
Luego hablamos más de ella.
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So for now, let's turn to the evidence for dark matter.
32
90000
3000
De momento, veamos las pruebas de la materia oscura.
01:51
In these galaxies, especially in a spiral galaxy like this,
33
93000
3000
En estas galaxias, especialmente en una galaxia espiral como esta
01:54
most of the mass of the stars is concentrated in the middle of the galaxy.
34
96000
5000
casi toda la masa estelar se concentra en el centro de la galaxia.
01:59
This huge mass of all these stars keeps stars in circular orbits in the galaxy.
35
101000
7000
Esta enorme masa de estrellas mantiene a las estrellas de la galaxia en orbitas circulares.
02:06
So we have these stars going around in circles like this.
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108000
3000
Por tanto tenemos estrellas dando vueltas en círculos así.
02:09
As you can imagine, even if you know physics, this should be intuitive, OK --
37
111000
4000
Como podéis imaginar, incluso sin saber física -esto parece intuitivo-
02:13
that stars that are closer to the mass in the middle will be rotating at a higher speed
38
115000
6000
las estrellas más cercanas a la masa central rotarán más rápido
02:19
than those that are further out here, OK.
39
121000
3000
que aquellas que se encuentran más lejos.
02:22
So what you would expect is that if you measured the orbital speed of the stars,
40
124000
5000
Así que los que uno esperaría es que si mides la velocidad orbital de las estrellas,
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that they should be slower on the edges than on the inside.
41
129000
4000
ésta debería ser menor en los bordes que en el interior.
02:31
In other words, if we measured speed as a function of distance --
42
133000
2000
En otras palabras, si medimos la velocidad como una función de la distancia
02:33
this is the only time I'm going to show a graph, OK --
43
135000
2000
- esta es la única gráfica que voy a mostrar, ¿OK? -
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we would expect that it goes down as the distance increases
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137000
4000
esperaríamos que decreciera según aumenta la distancia
02:39
from the center of the galaxy.
45
141000
2000
desde el centro de la galaxia.
02:41
When those measurements are made,
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143000
1000
Pero al hacer estas mediciones,
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instead what we find is that the speed is basically constant,
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144000
3000
lo que encontramos es que la velocidad es básicamente constante
02:45
as a function of distance.
48
147000
2000
en función de la distancia.
02:47
If it's constant, that means that the stars out here
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149000
3000
Si es constante, eso significa que las estrellas de aquí afuera
02:50
are feeling the gravitational effects of matter that we do not see.
50
152000
4000
están notando el efecto gravitatorio de materia que nosotros no vemos.
02:54
In fact, this galaxy and every other galaxy
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156000
3000
De hecho, esta y cualquier otra galaxia
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appears to be embedded in a cloud of this invisible dark matter.
52
159000
5000
parece estar inmersa en una nube de materia oscura invisible.
03:02
And this cloud of matter is much more spherical than the galaxy themselves,
53
164000
4000
Y esta nube de materia es mucho mas esférica que la propia galaxia
03:06
and it extends over a much wider range than the galaxy.
54
168000
4000
y se extiende hasta mucho más lejos que la galaxia.
03:10
So we see the galaxy and fixate on that, but it's actually a cloud of dark matter
55
172000
4000
Así que vemos la galaxia y nos fijamos en ella, pero en realidad es la nube de materia oscura
03:14
that's dominating the structure and the dynamics of this galaxy.
56
176000
5000
la que domina la estructura y la dinámica de esta galaxia.
03:19
Galaxies themselves are not strewn randomly in space;
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181000
3000
Las propias galaxias no están repartidas aleatoriamente por el espacio,
03:22
they tend to cluster.
58
184000
2000
sino que tienden a acumularse.
03:24
And this is an example of a very, actually, famous cluster, the Coma cluster.
59
186000
3000
Y este es el ejemplo de un cúmulo muy conocido: El cúmulo de Coma.
03:27
And there are thousands of galaxies in this cluster.
60
189000
3000
Y en este cúmulo hay miles de galaxias.
03:30
They're the white, fuzzy, elliptical things here.
61
192000
3000
Son estas cosas blancas, borrosas y elípticas.
03:33
So these galaxy clusters -- we take a snapshot now,
62
195000
3000
Estos cúmulos galácticos parecerán idénticos si
03:36
we take a snapshot in a decade, it'll look identical.
63
198000
3000
comparamos una foto de ahora con una de hace diez años.
03:39
But these galaxies are actually moving at extremely high speeds.
64
201000
4000
Pero en realidad esas galaxias se están moviendo extremadamente rápido.
03:43
They're moving around in this gravitational potential well of this cluster, OK.
65
205000
5000
Se están moviendo alrededor de este pozo gravitatorio del cúmulo.
03:48
So all of these galaxies are moving.
66
210000
2000
Así que todas estas galaxias se mueven.
03:50
We can measure the speeds of these galaxies, their orbital velocities,
67
212000
4000
Podemos medir el movimiento de estas galaxias, sus velocidades orbitales
03:54
and figure out how much mass is in this cluster.
68
216000
2000
y deducir cuánta masa tiene el cúmulo.
03:56
And again, what we find is that there is much more mass there
69
218000
4000
Y de nuevo, lo que encontramos es que hay mucha más masa
04:00
than can be accounted for by the galaxies that we see.
70
222000
4000
de la que pueden sumar todas las galaxias que vemos.
04:04
Or if we look in other parts of the electromagnetic spectrum,
71
226000
2000
O si miramos en otras partes del espectro electromagnético,
04:06
we see that there's a lot of gas in this cluster, as well.
72
228000
3000
vemos que también hay mucho gas en este cúmulo.
04:09
But that cannot account for the mass either.
73
231000
2000
Pero tampoco es suficiente para justificar tanta masa.
04:11
In fact, there appears to be about ten times as much mass here
74
233000
3000
De hecho parece haber aquí unas diez veces más masa
04:14
in the form of this invisible or dark matter
75
236000
3000
en forma de materia invisible, u oscura,
04:17
as there is in the ordinary matter, OK.
76
239000
4000
de la que hay de materia ordinaria.
04:21
It would be nice if we could see this dark matter a little bit more directly.
77
243000
4000
Sería bueno que pudiéramos ver esta materia oscura más directamente.
04:25
I'm just putting this big, blue blob on there, OK,
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247000
2000
Coloco este gran círculo azul aquí,
04:27
to try to remind you that it's there.
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249000
2000
para recordaros de que está ahí.
04:29
Can we see it more visually? Yes, we can.
80
251000
3000
¿Podemos verlo de manera más visual? Sí, podemos.
04:32
And so let me lead you through how we can do this.
81
254000
2000
Así que dejadme mostraros como podemos hacerlo.
04:34
So here's an observer:
82
256000
2000
Aquí hay un observador:
04:36
it could be an eye; it could be a telescope.
83
258000
2000
puede ser un ojo, puede ser un telescopio.
04:38
And suppose there's a galaxy out here in the universe.
84
260000
2000
Y supongamos que hay una galaxia por ahí en el universo.
04:40
How do we see that galaxy?
85
262000
2000
¿Cómo vemos esa galaxia?
04:42
A ray of light leaves the galaxy and travels through the universe
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264000
3000
Un rayo de luz parte de la galaxia y viaja por el universo
04:45
for perhaps billions of years
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267000
2000
quizá durante miles de millones de años
04:47
before it enters the telescope or your eye.
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269000
3000
hasta que llega al telescopio o a tu ojo.
04:50
Now, how do we deduce where the galaxy is?
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272000
3000
Pero, ¿cómo deducimos donde se encuentra la galaxia?
04:53
Well, we deduce it by the direction that the ray is traveling
90
275000
3000
Bien, lo deducimos por la dirección que lleva el rayo
04:56
as it enters our eye, right?
91
278000
2000
al entrar en nuestro ojo, ¿no?.
04:58
We say, the ray of light came this way;
92
280000
2000
Decimos: el rayo de luz vino de esta dirección
05:00
the galaxy must be there, OK.
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282000
2000
así que la galaxia debe estar ahí.
05:02
Now, suppose I put in the middle a cluster of galaxies --
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284000
4000
Ahora, supón que coloco en el medio un cúmulo de galaxias
05:06
and don't forget the dark matter, OK.
95
288000
2000
- y no os olvidéis de la materia oscura, ¿eh? -
05:08
Now, if we consider a different ray of light, one going off like this,
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290000
4000
Si consideramos ahora otro rayo de luz distinto, uno que vaya por aquí,
05:12
we now need to take into account
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294000
2000
necesitamos entonces tomar en cuenta
05:14
what Einstein predicted when he developed general relativity.
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296000
3000
lo que predijo Einstein cuando desarrollo la relatividad general.
05:17
And that was that the gravitational field, due to mass,
99
299000
4000
que fue que el campo gravitatorio, debido a la masa,
05:21
will deflect not only the trajectory of particles,
100
303000
3000
desviará no sólo la trayectoria de las partículas,
05:24
but will deflect light itself.
101
306000
3000
sino también desviara a la propia luz.
05:27
So this light ray will not continue in a straight line,
102
309000
3000
Así que este rayo de luz no continua en línea recta
05:30
but would rather bend and could end up going into our eye.
103
312000
4000
sino que se dobla y puede acabar dirigiéndose a nuestro ojo.
05:34
Where will this observer see the galaxy?
104
316000
3000
¿Dónde verá este observador la galaxia?
05:37
You can respond. Up, right?
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319000
4000
Podéis responder. Arriba, eso es.
05:41
We extrapolate backwards and say the galaxy is up here.
106
323000
3000
Extrapolamos hacia atrás y decimos que la galaxia esta aquí arriba.
05:44
Is there any other ray of light
107
326000
1000
¿Hay algún otro rayo de luz que desde esta galaxia
05:45
that could make into the observer's eye from that galaxy?
108
327000
3000
pueda llegar hasta el ojo del observador?
05:48
Yes, great. I see people going down like this.
109
330000
3000
Sí, genial. Veo gente que dice que por abajo.
05:51
So a ray of light could go down, be bent
110
333000
2000
Así que un rayo de luz podría ir hacia abajo, doblarse
05:53
up into the observer's eye,
111
335000
2000
hacia arriba hasta el ojo del observador
05:55
and the observer sees a ray of light here.
112
337000
2000
y el observador ve un rayo de luz aquí.
05:57
Now, take into account the fact that we live in
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339000
2000
Ahora tengamos en cuenta que vivimos en
05:59
a three-dimensional universe, OK,
114
341000
2000
un universo tridimensional,
06:01
a three-dimensional space.
115
343000
2000
en un espacio tridimensional
06:03
Are there any other rays of light that could make it into the eye?
116
345000
3000
¿Hay más rayos de luz que puedan acabar en el ojo?
06:06
Yes! The rays would lie on a -- I'd like to see -- yeah, on a cone.
117
348000
6000
¡Sí! Los rayos acaban repartidos en un cono, eso es.
06:12
So there's a whole ray of light -- rays of light on a cone --
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354000
2000
Así que hay un montón de rayos de luz -formando un cono-
06:14
that will all be bent by that cluster
119
356000
2000
que se desviarán por efecto del cúmulo
06:16
and make it into the observer's eye.
120
358000
3000
y llegarán al ojo del observador.
06:19
If there is a cone of light coming into my eye, what do I see?
121
361000
5000
Si hay un cono de luz llegando a mi ojo, ¿qué es lo que veo?
06:24
A circle, a ring. It's called an Einstein ring. Einstein predicted that, OK.
122
366000
4000
Un círculo, un anillo. Se llama anillo de Einstein. Einstein predijo esto, ¿bien?
06:28
Now, it will only be a perfect ring if the source, the deflector
123
370000
5000
Eso sí, sólo será un anillo perfecto si la fuente, el objeto que causa el desvío
06:33
and the eyeball, in this case, are all in a perfectly straight line.
124
375000
5000
y el ojo, en este caso, están en perfecta línea recta.
06:38
If they're slightly skewed, we'll see a different image.
125
380000
3000
si están ligeramente sesgados, veremos una imagen diferente.
06:41
Now, you can do an experiment tonight over the reception, OK,
126
383000
3000
Esta noche podéis hacer un experimento en la recepción
06:44
to figure out what that image will look like.
127
386000
3000
para adivinar a qué se parecerá esa imagen.
06:47
Because it turns out that there is a kind of lens that we can devise,
128
389000
4000
Porque resulta que hay un tipo de lente que podemos usar
06:51
that has the right shape to produce this kind of effect.
129
393000
3000
que tiene la forma apropiada para producir este efecto.
06:54
We call this gravitational lensing.
130
396000
2000
Llamamos a esto efecto de lente gravitacional.
06:56
And so, this is your instrument, OK.
131
398000
3000
Y este es vuestro instrumento, ¿OK?
06:59
(Laughter).
132
401000
1000
(Risas)
07:00
But ignore the top part.
133
402000
3000
Pero ignorad la parte superior.
07:03
It's the base that I want you to concentrate, OK.
134
405000
3000
Es en la base en lo que quiero que os fijéis.
07:06
So, actually, at home, whenever we break a wineglass,
135
408000
2000
Así que, en casa, cuando se nos rompa una copa de vino,
07:08
I save the bottom, take it over to the machine shop.
136
410000
2000
guardamos la base, nos vamos al taller
07:10
We shave it off, and I have a little gravitational lens, OK.
137
412000
4000
la pulimos y ya tenemos una lente gravitacional.
07:14
So it's got the right shape to produce the lensing.
138
416000
2000
Tiene la forma correcta para producir el efecto.
07:16
And so the next thing you need to do in your experiment
139
418000
2000
Lo siguiente que necesitáis para vuestro experimento es una servilleta
07:18
is grab a napkin. I grabbed a piece of graph paper -- I'm a physicist. (Laughter)
140
420000
4000
Yo he cogido un trozo de papel cuadriculado; soy física. (Risas)
07:22
So, a napkin. Draw a little model galaxy in the middle.
141
424000
4000
Bien, una servilleta. Dibuja una pequeña galaxia en el medio.
07:26
And now put the lens over the galaxy,
142
428000
3000
Y ahora pon la lente sobre la galaxia,
07:29
and what you'll find is that you'll see a ring, an Einstein ring.
143
431000
3000
y lo que resultará es que verás un anillo, un anillo de Einstein.
07:32
Now, move the base off to the side,
144
434000
3000
Mueve la base hacia un lado
07:35
and the ring will split up into arcs, OK.
145
437000
3000
y el anillo se dividirá en arcos.
07:38
And you can put it on top of any image.
146
440000
2000
Puedes ponerlo sobre cualquier imagen.
07:40
On the graph paper, you can see
147
442000
1000
Sobre la cuadrícula podéis ver
07:41
how all the lines on the graph paper have been distorted.
148
443000
2000
como todas las líneas de la cuadrícula se han distorsionado.
07:43
And again, this is a kind of an accurate model
149
445000
3000
Y esto es, un modelo bastante preciso
07:46
of what happens with the gravitational lensing.
150
448000
2000
de lo que pasa con las lentes gravitacionales.
07:48
OK, so the question is: do we see this in the sky?
151
450000
4000
Bien, entonces la pregunta es: ¿vemos esto en el cielo?
07:52
Do we see arcs in the sky when we look at, say, a cluster of galaxies?
152
454000
4000
¿Vemos arcos en el cielo cuando miramos a, digamos un cúmulo de galaxias?
07:56
And the answer is yes.
153
458000
2000
Y la respuesta es: Sí.
07:58
And so, here's an image from the Hubble Space Telescope.
154
460000
2000
Y así, esta es una imagen del telescopio espacial Hubble.
08:00
Many of the images you are seeing
155
462000
2000
Muchas de las imágenes que hemos estado viendo
08:02
are earlier from the Hubble Space Telescope.
156
464000
2000
antes son del telescopio espacial Hubble.
08:04
Well, first of all, for the golden shape galaxies --
157
466000
2000
En primer lugar, las galaxias con formas doradas
08:06
those are the galaxies in the cluster.
158
468000
3000
son las del cúmulo.
08:09
They're the ones that are embedded in that sea of dark matter
159
471000
4000
Son las que están inmersas en ese mar de materia oscura
08:13
that are causing the bending of the light
160
475000
2000
que está causando que la luz se doble
08:15
to cause these optical illusions, or mirages, practically,
161
477000
3000
y genere esas ilusiones ópticas, o espejismos casi,
08:18
of the background galaxies.
162
480000
2000
de las galaxias del fondo.
08:20
So the streaks that you see, all these streaks,
163
482000
3000
Y las líneas que veis, todas estas líneas
08:23
are actually distorted images of galaxies that are much further away.
164
485000
4000
son en realidad imágenes distorsionadas de galaxias que se encuentran mucho más lejos.
08:27
So what we can do, then, is based on how much distortion
165
489000
3000
Así que lo que podemos hacer es, basándonos en cuanta distorsión
08:30
we see in those images, we can calculate how much mass
166
492000
4000
vemos en esas imágenes, calcular cuanta masa
08:34
there must be in this cluster.
167
496000
2000
debe haber en ese cúmulo.
08:36
And it's an enormous amount of mass.
168
498000
2000
Y es una cantidad de masa enorme.
08:38
And also, you can tell by eye, by looking at this,
169
500000
2000
Y además, se puede ver a ojo mirando aquí
08:40
that these arcs are not centered on individual galaxies.
170
502000
4000
que estos arcos no están centrados en galaxias individuales
08:44
They are centered on some more spread out structure,
171
506000
4000
están centrados sobre alguna estructura más extensa.
08:48
and that is the dark matter
172
510000
4000
Que es la materia oscura
08:52
in which the cluster is embedded, OK.
173
514000
3000
en la que se encuentra el cúmulo.
08:55
So this is the closest you can get to kind of seeing
174
517000
2000
Así que esto es lo más parecido que hay a ver
08:57
at least the effects of the dark matter with your naked eye.
175
519000
3000
al menos los efectos de la materia oscura con nuestros ojos.
09:00
OK, so, a quick review then, to see that you're following.
176
522000
3000
Bien, un pequeño repaso para asegurarme de que me seguís.
09:03
So the evidence that we have
177
525000
2000
La prueba entonces de que
09:05
that a quarter of the universe is dark matter --
178
527000
2000
un cuarto del universo es materia oscura
09:07
this gravitationally attracting stuff --
179
529000
2000
-esa cosa que atrae gravitacionalmente-
09:09
is that galaxies, the speed with which stars orbiting galaxies
180
531000
4000
es que en las galaxias, la velocidad con la que orbitan las estrellas
09:13
is much too large; it must be embedded in dark matter.
181
535000
3000
es demasiado grande; Tienen que estar inmersas en materia oscura.
09:16
The speed with which galaxies within clusters are orbiting is much too large;
182
538000
4000
La velocidad con que las galaxias orbitan en el interior de cúmulos es demasiado grande;
09:20
it must be embedded in dark matter.
183
542000
2000
Tienen que estar inmersas en materia oscura.
09:22
And we see these gravitational lensing effects, these distortions
184
544000
4000
Y vemos estos efectos de lente gravitacional. Estas distorsiones
09:26
that say that, again, clusters are embedded in dark matter.
185
548000
3000
que nos dicen de nuevo que los cúmulos están inmersos en materia oscura.
09:29
OK. So now, let's turn to dark energy.
186
551000
4000
Bien, entonces volvamos ahora sobre la energía oscura.
09:33
So to understand the evidence for dark energy, we need to discuss something
187
555000
3000
Para entender las evidencias sobre la energía oscura, tenemos que comentar algo
09:36
that Stephen Hawking referred to in the previous session.
188
558000
4000
a lo que ha hecho referencia Stephen Hawking en la charla anterior.
09:40
And that is the fact that space itself is expanding.
189
562000
4000
Y es el hecho de que el espacio en si mismo se está expandiendo.
09:44
So if we imagine a section of our infinite universe --
190
566000
5000
Si imaginamos una sección de nuestro universo infinito
09:49
and so I've put down four spiral galaxies, OK --
191
571000
3000
y en el que he colocado cuatro galaxias espirales, ¿vale?
09:52
and imagine that you put down a set of tape measures,
192
574000
4000
E imaginad que colocáis una serie de cintas de medir,
09:56
so every line on here corresponds to a tape measure,
193
578000
2000
de manera que cada línea aquí se corresponde con una cinta de medir
09:58
horizontal or vertical, for measuring where things are.
194
580000
4000
horizontal o vertical -- para medir dónde están las cosas.
10:02
If you could do this, what you would find
195
584000
2000
Si pudierais hacer esto, lo que encontraríais
10:04
that with each passing day, each passing year,
196
586000
3000
es que con cada día que pasa, cada año que pasa,
10:07
each passing billions of years, OK,
197
589000
3000
cada mil millones de años que pasan,
10:10
the distance between galaxies is getting greater.
198
592000
3000
la distancia entre las galaxias se hace mayor.
10:13
And it's not because galaxies are moving
199
595000
1000
Y no es porque las galaxias se muevan
10:14
away from each other through space.
200
596000
3000
alejándose una de otra por el espacio;
10:17
They're not necessarily moving through space.
201
599000
2000
no están necesariamente moviéndose por el espacio.
10:19
They're moving away from each other
202
601000
2000
Se están alejando unas de otras
10:21
because space itself is getting bigger, OK.
203
603000
3000
porque el espacio en si mismo está agrandándose. ¿ok?
10:24
That's what the expansion of the universe or space means.
204
606000
4000
Eso es lo que significa la expansión del universo, o del espacio.
10:28
So they're moving further apart.
205
610000
2000
Se están alejando más y más.
10:30
Now, what Stephen Hawking mentioned, as well,
206
612000
4000
Otra cosa que también mencionó Stephen Hawking
10:34
is that after the Big Bang, space expanded at a very rapid rate.
207
616000
6000
es que tras el Big Bang, el espacio se expandió muy rápidamente.
10:40
But because gravitationally attracting matter
208
622000
4000
Pero debido a que hay materia con atracción gravitatoria
10:44
is embedded in this space,
209
626000
2000
inmersa en este espacio,
10:46
it tends to slow down the expansion of the space, OK.
210
628000
3000
se tiende a frenar la expansión del espacio.
10:49
So the expansion slows down with time.
211
631000
3000
Así que la expansión se frena con el tiempo.
10:52
So, in the last century, OK, people debated
212
634000
4000
Y así, durante el último siglo, la gente ha debatido
10:56
about whether this expansion of space would continue forever;
213
638000
5000
sobre si esta expansión del espacio continuará para siempre,
11:01
whether it would slow down, you know,
214
643000
2000
o si se frenará, es decir,
11:03
will be slowing down, but continue forever;
215
645000
2000
si continuará frenándose por siempre.
11:05
slow down and stop, asymptotically stop;
216
647000
5000
Si se frenará y parará, si parará asintóticamente,
11:10
or slow down, stop, and then reverse, so it starts to contract again.
217
652000
5000
o si parará y después en sentido contrario empezará a contraerse de nuevo.
11:15
So a little over a decade ago,
218
657000
2000
Así que, hace un poco más de una década
11:17
two groups of physicists and astronomers
219
659000
5000
dos grupos de físicos y astrónomos
11:22
set out to measure the rate at which
220
664000
2000
se propusieron medir la tasa a la que
11:24
the expansion of space was slowing down, OK.
221
666000
4000
la expansión del universo se estaba frenando.
11:28
By how much less is it expanding today,
222
670000
2000
viendo cuánto menos se expande ahora comparado con digamos, hace unos dos mil millones de años.
11:30
compared to, say, a couple of billion years ago?
223
672000
3000
viendo cuánto menos se expande ahora comparado con digamos, hace unos dos mil millones de años.
11:33
The startling answer to this question, OK, from these experiments,
224
675000
5000
La sorprendente respuesta a está pregunta, de acuerdo a estos experimentos,
11:38
was that space is expanding at a faster rate today
225
680000
4000
fue que el espacio se está expandiendo más rápido hoy en día
11:42
than it was a few billion years ago, OK.
226
684000
3000
que hace mil millones de años.
11:45
So the expansion of space is actually speeding up.
227
687000
3000
Así que la expansión del espacio se está acelerando.
11:48
This was a completely surprising result.
228
690000
3000
Este fue un resultado completamente inesperado..
11:51
There is no persuasive theoretical argument for why this should happen, OK.
229
693000
6000
No hay ningún argumento teórico convincente de por qué puede pasar esto.
11:57
No one was predicting ahead of time this is what's going to be found.
230
699000
3000
Nadie había predicho con anterioridad este resultado.
12:00
It was the opposite of what was expected.
231
702000
2000
Fue lo contrario de lo que se esperaba.
12:02
So we need something to be able to explain that.
232
704000
3000
Así que necesitamos algo capaz de explicar esto.
12:05
Now it turns out, in the mathematics,
233
707000
2000
Resulta que, en las ecuaciones matemáticas,
12:07
you can put it in as a term that's an energy,
234
709000
4000
se puede añadir en forma de un término que representa energía.
12:11
but it's a completely different type of energy
235
713000
1000
Pero es un tipo de energía totalmente distinto
12:12
from anything we've ever seen before.
236
714000
2000
de cualquier cosa que hayamos visto antes.
12:14
We call it dark energy,
237
716000
2000
Le llamamos energía oscura,
12:16
and it has this effect of causing space to expand.
238
718000
3000
y tiene este efecto de causar que el espacio se expanda.
12:19
But we don't have a good motivation
239
721000
2000
Pero no tenemos una buena motivación
12:21
for putting it in there at this point, OK.
240
723000
2000
para ponerla ahí todavía.
12:23
So it's really unexplained as to why we need to put it in.
241
725000
3000
Así que está sin explicar por qué debemos añadirlo.
12:26
Now, so at this point, then, what I want to really emphasize to you,
242
728000
4000
En este punto entonces, lo que me gustaría enfatizar
12:30
is that, first of all, dark matter and dark energy
243
732000
2000
es que en primer lugar, la materia oscura y la energía oscura
12:32
are completely different things, OK.
244
734000
2000
son cosas completamente diferentes.
12:34
There are really two mysteries out there as to what makes up most of the universe,
245
736000
4000
Hay dos misterios ahí afuera sobre lo que forma la mayor parte del universo
12:38
and they have very different effects.
246
740000
3000
y tienen dos efectos muy distintos.
12:41
Dark matter, because it gravitationally attracts,
247
743000
3000
La materia oscura, debido a su atracción gravitacional,
12:44
it tends to encourage the growth of structure, OK.
248
746000
4000
tiende a alentar el crecimiento de estructuras.
12:48
So clusters of galaxies will tend to form,
249
750000
3000
Así, se tienden a formar cúmulos de galaxias
12:51
because of all this gravitational attraction.
250
753000
2000
debido a su atracción gravitatoria.
12:53
Dark energy, on the other hand,
251
755000
2000
La energía oscura, por otra parte,
12:55
is putting more and more space between the galaxies,
252
757000
4000
está añadiendo más y más espacio entre galaxias.
12:59
makes it, the gravitational attraction between them decrease,
253
761000
3000
Hace que decrezca -la atracción gravitatoria entre ellas-
13:02
and so it impedes the growth of structure.
254
764000
3000
y por tanto impide la formación de estructuras.
13:05
So by looking at things like clusters of galaxies,
255
767000
3000
Así que mirando a objetos como los cúmulos de galaxias,
13:08
and how they -- their number density,
256
770000
4000
y a su densidad,
13:12
how many there are as a function of time --
257
774000
2000
a cuantos hay como función del tiempo,
13:14
we can learn about how dark matter and dark energy
258
776000
4000
podemos aprender sobre cómo la materia oscura y la energía oscura
13:18
compete against each other in structure forming.
259
780000
3000
compiten entre si en la formación de estructuras.
13:21
In terms of dark matter, I said that we don't have any,
260
783000
3000
En términos de materia oscura, dije que no tenemos
13:24
you know, really persuasive argument for dark energy.
261
786000
4000
argumentos convincentes para justificar la energía oscura.
13:28
Do we have anything for dark matter? And the answer is yes.
262
790000
3000
¿Los tenemos para la materia oscura? La respuesta es: sí.
13:31
We have well-motivated candidates for the dark matter.
263
793000
3000
Tenemos candidatos bien justificados para la materia oscura.
13:34
Now, what do I mean by well motivated?
264
796000
3000
¿Qué quiero decir por bien justificados?
13:37
I mean that we have mathematically consistent theories
265
799000
5000
Quiero decir que hay teorías consistentes matemáticamente
13:42
that were actually introduced
266
804000
2000
que se presentaron en realidad
13:44
to explain a completely different phenomenon, OK,
267
806000
3000
para explicar fenómenos completamente distintos,
13:47
things that I haven't even talked about,
268
809000
2000
cosas de las que ni siquiera he hablado,
13:49
that each predict the existence
269
811000
3000
y que predecían cada una de ellas la existencia
13:52
of a very weakly interacting, new particle.
270
814000
3000
de una nueva partícula de interacción débil.
13:55
So, this is exactly what you want in physics:
271
817000
2000
Y eso es exactamente lo que quieres en física:
13:57
where a prediction comes out of a mathematically consistent theory
272
819000
4000
una predicción que aparece en una teoría matemáticamente consistente
14:01
that was actually developed for something else.
273
823000
2000
que fue desarrollada para alguna otra cosa.
14:03
But we don't know if either of those
274
825000
3000
Pero no sabemos si alguno de estos
14:06
are actually the dark matter candidate, OK.
275
828000
3000
son de verdad el candidato a ser materia oscura.
14:09
One or both, who knows? Or it could be something completely different.
276
831000
3000
Uno o ambos, ¿quién sabe? o podría ser algo totalmente distinto.
14:12
Now, we look for these dark matter particles
277
834000
2000
Buscamos estas partículas de materia oscura
14:14
because, after all, they are here in the room, OK,
278
836000
3000
porque después de todo, están aquí, en esta habitación
14:17
and they didn't come in the door.
279
839000
1000
y no llegaron entrando por la puerta.
14:18
They just pass through anything.
280
840000
2000
Simplemente pasan a través de todo.
14:20
They can come through the building, through the Earth --
281
842000
2000
Pueden atravesar el edificio, la tierra
14:22
they're so non-interacting.
282
844000
2000
interactúan muy poco.
14:24
So one way to look for them is to build detectors
283
846000
3000
Así que una manera de buscarlas es construir detectores
14:27
that are extremely sensitive to a dark matter particle coming through and bumping it.
284
849000
4000
que sean extremadamente sensibles a una partícula de materia oscura y la golpeen
14:31
So a crystal that will ring if that happens.
285
853000
3000
de manera que un cristal vibre si eso pasa.
14:34
So one of my colleagues up the road and his collaborators
286
856000
2000
Uno de mis colegas de aquí al lado y sus colaboradores
14:36
have built such a detector.
287
858000
2000
han construido un detector así.
14:38
And they've put it deep down in an iron mine in Minnesota,
288
860000
3000
Y lo han colocado en las profundidades de una mina de hierro en Minnesota,
14:41
OK, deep under the ground, and in fact, in the last couple of days
289
863000
3000
enterrado profundamente en el suelo. Y de hecho, en el último par de días
14:44
announced the most sensitive results so far.
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866000
3000
han anunciado los resultados de mayor sensibilidad hasta la fecha.
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They haven't seen anything, OK, but it puts limits on what the mass
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869000
3000
No han detectado nada, bien, pero eso pone límites a la masa
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and the interaction strength of these dark matter particles are.
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872000
3000
y a la fuerza de interacción que tiene la materia oscura.
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There's going to be a satellite telescope launched later this year
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875000
4000
Se va a lanzar un satélite telescopio a finales de año
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and it will look towards the middle of the galaxy,
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879000
3000
que va a apuntar al centro de la galaxia
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to see if we can see dark matter particles annihilating
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para ver si podemos observar partículas de materia oscura aniquilándose
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and producing gamma rays that could be detected with this.
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884000
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y produciendo rayos gamma que puedan detectarse con él.
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The Large Hadron Collider, a particle physics accelerator,
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888000
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El gran colisionador de hadrones, un acelerador de física de partículas
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that we'll be turning on later this year.
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que se va a poner en marcha este año.
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It is possible that dark matter particles might be produced
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894000
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Es posible que se puedan producir partículas de materia oscura
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at the Large Hadron Collider.
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897000
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en el gran colisionador de hadrones.
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Now, because they are so non-interactive,
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899000
1000
Como interactúan tan poco
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they will actually escape the detector,
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900000
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en realidad escaparán del detector,
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so their signature will be missing energy, OK.
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903000
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así que su rastro será una falta de energía.
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Now, unfortunately, there is a lot of new physics
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906000
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Desgraciadamente hay un montón de física nueva
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whose signature could be missing energy,
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cuyo rastro podría ser una pérdida de energía
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so it will be hard to tell the difference.
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911000
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así que será difícil diferenciarlas.
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And finally, for future endeavors, there are telescopes being designed
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5000
Y por último, para proyectos futuros, se están diseñando telescopios
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specifically to address the questions of dark matter and dark energy --
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para responder específicamente las cuestiones sobre materia y energía oscuras,
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ground-based telescopes, and there are three space-based telescopes
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telescopios terrestres. Y hay tres telescopios espaciales
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that are in competition right now
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compitiendo ahora mismo
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to be launched to investigate dark matter and dark energy.
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927000
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por ser lanzados para investigar la materia oscura y la energía oscura.
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So in terms of the big questions:
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Así que en términos de grandes preguntas:
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what is dark matter? What is dark energy?
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¿Qué es la materia oscura? ¿Qué es la energía oscura?
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The big questions facing physics.
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Grandes preguntas a las que se enfrenta la física.
15:54
And I'm sure you have lots of questions,
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Estoy segura de que tendréis muchas preguntas.
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which I very much look forward to addressing
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Que espero poder responder
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over the next 72 hours, while I'm here. Thank you.
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2000
durante las próximas 72 horas en que estaré por aquí. Gracias.
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(Applause)
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(Aplausos)
ABOUT THE SPEAKER
Patricia Burchat - Particle physicistPatricia Burchat studies the structure and distribution of dark matter and dark energy. These mysterious ingredients can't be measured in conventional ways, yet form a quarter of the mass of our universe.
Why you should listen
Patricia Burchat studies the universe's most basic ingredients -- the mysterious dark energy and dark matter that are massively more abundant than the visible stars and galaxies. She is one of the founders of the BaBar Collaboration at the Stanford Linear Accelerator Center, a project that's hoping to answer the question, "If there are as many anti-particles as there are particles, why can't we see all these anti-particles?"
She's a member of the Large Synoptic Survey Telescope project, which will allow scientists to monitor exploding supernovae and determine how fast the universe is expanding -- and map how mass is distributed throughout the universe. She's also part of Fermilab Experiment E791, studying the production and decay of charmed particles. Burchat received a Guggenheim Fellowship in 2005.
Patricia Burchat | Speaker | TED.com