TED2008
Patricia Burchat: Shedding light on dark matter
Patricia Burchat esclarece a matéria escura
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A física Patricia Burchat elucida dois ingredientes básicos de nosso universo: a matéria escura e a energia escura. Formando 96% do universo, elas não podem ser medidas diretamente, mas sua influência é imensa.
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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4000
Como física de partículas, eu estudo as partículas elementares
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and how they interact on the most fundamental level.
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4000
3000
e como elas interagem no nível mais fundamental.
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For most of my research career, I've been using accelerators,
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7000
3000
Na maior parte de minhas pesquisas, eu tenho usado aceleradores,
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such as the electron accelerator at Stanford University, just up the road,
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10000
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como o acelerador de elétrons da Universidade de Stanford, bem próximo daqui,
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to study things on the smallest scale.
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13000
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para estudar as coisas na menor das escalas.
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But more recently, I've been turning my attention
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16000
2000
Mas, mais recentemente, tenho voltado minha atenção
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to the universe on the largest scale.
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3000
para o universo em sua maior escala.
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Because, as I'll explain to you,
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21000
2000
Porque, como irei explicar a vocês,
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the questions on the smallest and the largest scale are actually very connected.
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4000
as questões na menor e na maior escala estão de fato muito ligadas.
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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
Assim, vou contar a vocês sobre nossa visão do universo no século XXI,
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what it's made of and what the big questions in the physical sciences are --
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do que é feito e quais são as grandes questões nas ciências físicas --
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at least some of the big questions.
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35000
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ao menos algumas das grandes questões.
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So, recently, we have realized
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3000
Recentemente, nós percebemos
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that the ordinary matter in the universe --
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40000
2000
que a matéria comum no universo, --
01:00
and by ordinary matter, I mean you, me,
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42000
3000
e por matéria comum eu quero dizer você, eu,
01:03
the planets, the stars, the galaxies --
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45000
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os planetas, as estrelas, as galáxias --
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the ordinary matter makes up only a few percent
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47000
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a matéria comum constitui apenas uma pequena porcentagem
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of the content of the universe.
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do conteúdo do universo.
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Almost a quarter, or approximately a quarter
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3000
Quase um quarto, ou aproximadamente um quarto
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of the matter in the universe, is stuff that's invisible.
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55000
3000
da matéria no universo é alguma coisa que é invisível.
01:16
By invisible, I mean it doesn't absorb in the electromagnetic spectrum.
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58000
4000
Por invisível eu quero dizer que ela não absorve no espectro eletromagnético,
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It doesn't emit in the electromagnetic spectrum. It doesn't reflect.
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62000
3000
ela não emite no espectro eletromagnético, ela não reflete.
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It doesn't interact with the electromagnetic spectrum,
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65000
2000
Ela não interage com o espectro eletromagnético,
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which is what we use to detect things.
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67000
2000
que é o que usamos para detectar as coisas.
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It doesn't interact at all. So how do we know it's there?
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69000
3000
Ela não interage de maneira alguma. Então como sabemos que ela está lá?
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We know it's there by its gravitational effects.
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72000
2000
Sabemos que ela está lá por seus efeitos gravitacionais.
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In fact, this dark matter dominates
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74000
3000
De fato, a matéria escura domina
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the gravitational effects in the universe on a large scale,
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77000
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os efeitos gravitacionais no universo em grande escala,
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and I'll be telling you about the evidence for that.
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80000
2000
e eu contarei a vocês sobre as evidências disso.
01:40
What about the rest of the pie?
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82000
2000
E o resto da torta?
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The rest of the pie is a very mysterious substance called dark energy.
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84000
4000
O resto da torta é uma substância muito misteriosa chamada energia escura.
01:46
More about that later, OK.
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88000
2000
Falaremos sobre isso mais tarde, OK?
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So for now, let's turn to the evidence for dark matter.
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90000
3000
Então, por enquanto, vamos nos voltar às evidências da matéria escura.
01:51
In these galaxies, especially in a spiral galaxy like this,
33
93000
3000
Nestas galáxias, especialmente em uma galáxia espiral como esta,
01:54
most of the mass of the stars is concentrated in the middle of the galaxy.
34
96000
5000
a maior parte da massa das estrelas está concentrada no meio da galáxia.
01:59
This huge mass of all these stars keeps stars in circular orbits in the galaxy.
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101000
7000
Essa enorme massa de todas essas estrelas mantém as estrelas em órbitas circulares na galáxia.
02:06
So we have these stars going around in circles like this.
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108000
3000
Então temos estrelas girando em círculos assim.
02:09
As you can imagine, even if you know physics, this should be intuitive, OK --
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111000
4000
Como você pode imaginar, -- mesmo que você não conheça Física, isto deve ser intuitivo, OK? --
02:13
that stars that are closer to the mass in the middle will be rotating at a higher speed
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115000
6000
as estrelas próximas à massa no centro girarão a uma velocidade maior
02:19
than those that are further out here, OK.
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121000
3000
que essas mais distantes aqui, OK?
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So what you would expect is that if you measured the orbital speed of the stars,
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124000
5000
Então o que se esperaria é que se você medisse a velocidade orbital das estrelas,
02:27
that they should be slower on the edges than on the inside.
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129000
4000
elas deveriam ser mais lentas nas bordas que no interior.
02:31
In other words, if we measured speed as a function of distance --
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133000
2000
Em outras palavras, se medíssemos a velocidade em função da distância,
02:33
this is the only time I'm going to show a graph, OK --
43
135000
2000
(Esta é a única vez que mostrarei um gráfico, OK?)
02:35
we would expect that it goes down as the distance increases
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137000
4000
nós esperariámos que ela diminuísse à medida em que a distância aumentasse
02:39
from the center of the galaxy.
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141000
2000
do centro da galáxia.
02:41
When those measurements are made,
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143000
1000
Quando essas medições são feitas,
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instead what we find is that the speed is basically constant,
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144000
3000
ao invés disso, o que encontramos é que a velocidade é basicamente constante
02:45
as a function of distance.
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147000
2000
em função da distância.
02:47
If it's constant, that means that the stars out here
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149000
3000
Se ela é constante, isso significa que as estrelas aqui fora
02:50
are feeling the gravitational effects of matter that we do not see.
50
152000
4000
estão sentindo os efeitos gravitacionais de matéria que não vemos.
02:54
In fact, this galaxy and every other galaxy
51
156000
3000
De fato, esta galáxia e todas as outras galáxias
02:57
appears to be embedded in a cloud of this invisible dark matter.
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159000
5000
parecem estar envolvidas por uma nuvem dessa matéria escura invisível.
03:02
And this cloud of matter is much more spherical than the galaxy themselves,
53
164000
4000
E essa nuvem de matéria é muito mais esférica que a própria galáxia,
03:06
and it extends over a much wider range than the galaxy.
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168000
4000
e ela se estende por uma área muito maior que a galáxia.
03:10
So we see the galaxy and fixate on that, but it's actually a cloud of dark matter
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172000
4000
Então nós vemos a galáxia e nos fixamos nisso, mas na realidade é uma nuvem de matéria escura
03:14
that's dominating the structure and the dynamics of this galaxy.
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176000
5000
que está dominando a estrutura e a dinâmica desta galáxia.
03:19
Galaxies themselves are not strewn randomly in space;
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181000
3000
As galáxias também não estão espalhadas aleatoriamente no espaço:
03:22
they tend to cluster.
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184000
2000
elas tendem a se agrupar.
03:24
And this is an example of a very, actually, famous cluster, the Coma cluster.
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186000
3000
E este é um exemplo de um agrupamento muito famoso: o aglomerado Coma.
03:27
And there are thousands of galaxies in this cluster.
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189000
3000
E existem milhares de galáxias neste aglomerado.
03:30
They're the white, fuzzy, elliptical things here.
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192000
3000
Elas são as coisas brancas, embaçadas e elípticas aqui.
03:33
So these galaxy clusters -- we take a snapshot now,
62
195000
3000
Esses aglomerados de galáxias... nós tiramos uma foto agora,
03:36
we take a snapshot in a decade, it'll look identical.
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198000
3000
tiramos uma foto daqui a uma década: eles parecerão idênticos.
03:39
But these galaxies are actually moving at extremely high speeds.
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201000
4000
Mas essas galáxias estão na verdade se movendo a velocidades extremamente altas.
03:43
They're moving around in this gravitational potential well of this cluster, OK.
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205000
5000
Elas estão se movendo em um manancial de potencial gravitacional deste aglomerado, OK?
03:48
So all of these galaxies are moving.
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210000
2000
Portanto todas estas galáxias estão se movendo.
03:50
We can measure the speeds of these galaxies, their orbital velocities,
67
212000
4000
Nós podemos medir as velocidades destas galáxias, suas velocidades orbitais,
03:54
and figure out how much mass is in this cluster.
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216000
2000
e descobrir quanta massa existe neste aglomerado.
03:56
And again, what we find is that there is much more mass there
69
218000
4000
E, de novo, o que encontramos é que existe muito mais massa lá
04:00
than can be accounted for by the galaxies that we see.
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222000
4000
do que pode ser calculada pelas galáxias que vemos.
04:04
Or if we look in other parts of the electromagnetic spectrum,
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226000
2000
Ou se olharmos em outras partes do espectro eletromagnético,
04:06
we see that there's a lot of gas in this cluster, as well.
72
228000
3000
veremos também que existe muito gás neste aglomerado.
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But that cannot account for the mass either.
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231000
2000
Mas isso também não é responsável pela massa.
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In fact, there appears to be about ten times as much mass here
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233000
3000
De fato, parece haver umas dez vezes mais massa aqui
04:14
in the form of this invisible or dark matter
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236000
3000
na forma de matéria invisível ou escura
04:17
as there is in the ordinary matter, OK.
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239000
4000
do que na forma de matéria comum, OK?
04:21
It would be nice if we could see this dark matter a little bit more directly.
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243000
4000
Seria bom se pudéssemos ver essa matéria escura de uma maneira um pouco mais direta.
04:25
I'm just putting this big, blue blob on there, OK,
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247000
2000
Eu só estou colocando uma grande bolha azul ali
04:27
to try to remind you that it's there.
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249000
2000
para tentar lembrá-los de que ela está lá.
04:29
Can we see it more visually? Yes, we can.
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251000
3000
Nós podemos representá-la mais visualmente? Sim, podemos.
04:32
And so let me lead you through how we can do this.
81
254000
2000
E deixem-me mostrar a vocês como podemos fazer isso.
04:34
So here's an observer:
82
256000
2000
Aqui está um observador:
04:36
it could be an eye; it could be a telescope.
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258000
2000
pode ser um olho, poderia ser um telescópio.
04:38
And suppose there's a galaxy out here in the universe.
84
260000
2000
E suponha que exista uma galáxia aqui no universo.
04:40
How do we see that galaxy?
85
262000
2000
Como vemos essa galáxia?
04:42
A ray of light leaves the galaxy and travels through the universe
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264000
3000
Um raio de luz sai da galáxia e viaja através do universo
04:45
for perhaps billions of years
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267000
2000
por talvez bilhões de anos
04:47
before it enters the telescope or your eye.
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269000
3000
antes de entrar no telescópio ou em seu olho.
04:50
Now, how do we deduce where the galaxy is?
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272000
3000
Agora, como deduzimos onde a galáxia está?
04:53
Well, we deduce it by the direction that the ray is traveling
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275000
3000
Bem, nós deduzimos pela direção em que o raio está viajando
04:56
as it enters our eye, right?
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278000
2000
quando ele atinge o nosso olho, certo?
04:58
We say, the ray of light came this way;
92
280000
2000
Nós dizemos: "O raio de luz veio desta direção:
05:00
the galaxy must be there, OK.
93
282000
2000
a galáxia deve estar lá", OK?
05:02
Now, suppose I put in the middle a cluster of galaxies --
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284000
4000
Agora, suponha que eu coloque no meio um aglomerado de galáxias --
05:06
and don't forget the dark matter, OK.
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288000
2000
e não esqueça a matéria escura, OK?
05:08
Now, if we consider a different ray of light, one going off like this,
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290000
4000
Agora, se nós considerarmos um raio de luz diferente, um saindo desta maneira,
05:12
we now need to take into account
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294000
2000
nós agora precisamos levar em conta
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what Einstein predicted when he developed general relativity.
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296000
3000
o que o Einstein previu quando ele desenvolveu a relatividade geral.
05:17
And that was that the gravitational field, due to mass,
99
299000
4000
E foi que o campo gravitacional, devido à massa,
05:21
will deflect not only the trajectory of particles,
100
303000
3000
não defletirá somente a trajetória das partículas,
05:24
but will deflect light itself.
101
306000
3000
mas defletirá a própria luz.
05:27
So this light ray will not continue in a straight line,
102
309000
3000
Portanto este raio de luz não vai continuar em uma linha reta,
05:30
but would rather bend and could end up going into our eye.
103
312000
4000
mas ao invés disso vai se desviar e poderá acabar indo para o nosso olho.
05:34
Where will this observer see the galaxy?
104
316000
3000
Onde este observador verá a galáxia?
05:37
You can respond. Up, right?
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319000
4000
Vocês podem responder. Em cima, certo?
05:41
We extrapolate backwards and say the galaxy is up here.
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323000
3000
Nós extrapolamos e dizemos que a galáxia está aqui em cima.
05:44
Is there any other ray of light
107
326000
1000
Existe algum outro raio de luz
05:45
that could make into the observer's eye from that galaxy?
108
327000
3000
que poderia chegar ao olho do observador vindo dessa galáxia?
05:48
Yes, great. I see people going down like this.
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330000
3000
Sim, ótimo! Estou vendo pessoas gesticulando para baixo assim.
05:51
So a ray of light could go down, be bent
110
333000
2000
Então um raio de luz poderia ir para baixo e ser desviado
05:53
up into the observer's eye,
111
335000
2000
para cima até o olho do observador,
05:55
and the observer sees a ray of light here.
112
337000
2000
e o observador vê um raio de luz aqui.
05:57
Now, take into account the fact that we live in
113
339000
2000
Agora, leve em conta o fato de que vivemos em
05:59
a three-dimensional universe, OK,
114
341000
2000
um universo tridimensional, OK?
06:01
a three-dimensional space.
115
343000
2000
Um espaço tridimensional.
06:03
Are there any other rays of light that could make it into the eye?
116
345000
3000
Existem outros raios de luz que podem chegar ao olho?
06:06
Yes! The rays would lie on a -- I'd like to see -- yeah, on a cone.
117
348000
6000
Sim! Os raios irão formar um... Sim, um cone.
06:12
So there's a whole ray of light -- rays of light on a cone --
118
354000
2000
Assim, há todo um conjunto de raios de luz, dispostos em um cone,
06:14
that will all be bent by that cluster
119
356000
2000
que serão desviados por aquele aglomerado
06:16
and make it into the observer's eye.
120
358000
3000
e chegarão ao olho do observador.
06:19
If there is a cone of light coming into my eye, what do I see?
121
361000
5000
Se existe um cone de luz vindo para o meu olho, o que eu vejo?
06:24
A circle, a ring. It's called an Einstein ring. Einstein predicted that, OK.
122
366000
4000
Um círculo, um anel. Ele é chamado de anel de Einstein -- Einstein previu isso, OK?
06:28
Now, it will only be a perfect ring if the source, the deflector
123
370000
5000
Agora, ele só será um anel perfeito se a fonte, o defletor
06:33
and the eyeball, in this case, are all in a perfectly straight line.
124
375000
5000
e o olho, neste caso, estiverem todos em uma linha perfeitamente reta.
06:38
If they're slightly skewed, we'll see a different image.
125
380000
3000
Se eles estiverem levemente desalinhados, veremos uma imagem diferente.
06:41
Now, you can do an experiment tonight over the reception, OK,
126
383000
3000
Agora, vocês podem fazer um experimento esta noite na cerimônia
06:44
to figure out what that image will look like.
127
386000
3000
para descobrir como a imagem será.
06:47
Because it turns out that there is a kind of lens that we can devise,
128
389000
4000
Porque acontece que existe um tipo de lente que podemos criar,
06:51
that has the right shape to produce this kind of effect.
129
393000
3000
que tem a forma exata para produzir esse tipo de efeito.
06:54
We call this gravitational lensing.
130
396000
2000
Nós chamamos isso de lente gravitacional.
06:56
And so, this is your instrument, OK.
131
398000
3000
E então este é o seu instrumento, OK?
06:59
(Laughter).
132
401000
1000
(Risadas)
07:00
But ignore the top part.
133
402000
3000
Mas ignore a parte superior.
07:03
It's the base that I want you to concentrate, OK.
134
405000
3000
É na base que eu quero que você se concentre, OK?
07:06
So, actually, at home, whenever we break a wineglass,
135
408000
2000
Em casa, quando quebramos uma taça de vinho,
07:08
I save the bottom, take it over to the machine shop.
136
410000
2000
eu guardo o fundo e levo-o para a oficina.
07:10
We shave it off, and I have a little gravitational lens, OK.
137
412000
4000
Nós o raspamos, e eu tenho uma pequena lente gravitacional, OK?
07:14
So it's got the right shape to produce the lensing.
138
416000
2000
Ela tem a forma certa para produzir o efeito.
07:16
And so the next thing you need to do in your experiment
139
418000
2000
E então a próxima coisa que você tem que fazer em seu experimento
07:18
is grab a napkin. I grabbed a piece of graph paper -- I'm a physicist. (Laughter)
140
420000
4000
é pegar um guardanapo. Eu peguei um pedaço de papel milimetrado; eu sou uma física, afinal. (Risadas)
07:22
So, a napkin. Draw a little model galaxy in the middle.
141
424000
4000
Desenhe um pequeno esboço de galáxia no centro.
07:26
And now put the lens over the galaxy,
142
428000
3000
E agora coloque a lente sobre a galáxia
07:29
and what you'll find is that you'll see a ring, an Einstein ring.
143
431000
3000
e você verá um anel, um anel de Einstein.
07:32
Now, move the base off to the side,
144
434000
3000
Agora, mova a base para o lado,
07:35
and the ring will split up into arcs, OK.
145
437000
3000
e o anel irá dividir-se em arcos, OK?
07:38
And you can put it on top of any image.
146
440000
2000
E você pode colocá-lo sobre qualquer imagem.
07:40
On the graph paper, you can see
147
442000
1000
No papel milimetrado você pode ver
07:41
how all the lines on the graph paper have been distorted.
148
443000
2000
como todas as linhas do papel foram distorcidas.
07:43
And again, this is a kind of an accurate model
149
445000
3000
E, novamente, isto é meio que um modelo preciso
07:46
of what happens with the gravitational lensing.
150
448000
2000
do que acontece com as lentes gravitacionais.
07:48
OK, so the question is: do we see this in the sky?
151
450000
4000
OK, então a questão é: nós vemos isto no céu?
07:52
Do we see arcs in the sky when we look at, say, a cluster of galaxies?
152
454000
4000
Vemos arcos no céu quando olhamos para, digamos, um aglomerado de galáxias?
07:56
And the answer is yes.
153
458000
2000
E a resposta é: sim.
07:58
And so, here's an image from the Hubble Space Telescope.
154
460000
2000
Portanto, aqui está uma imagem do Telescópio Espacial Hubble.
08:00
Many of the images you are seeing
155
462000
2000
Muitas das imagens que vocês estão vendo
08:02
are earlier from the Hubble Space Telescope.
156
464000
2000
são imagens mais antigas do Telescópio Espacial Hubble.
08:04
Well, first of all, for the golden shape galaxies --
157
466000
2000
Bem, primeiramente, as galáxias douradas,
08:06
those are the galaxies in the cluster.
158
468000
3000
elas são as galáxias no aglomerado.
08:09
They're the ones that are embedded in that sea of dark matter
159
471000
4000
Elas são as que estão envolvidas por aquele mar de matéria escura
08:13
that are causing the bending of the light
160
475000
2000
que está fazendo o desvio da luz
08:15
to cause these optical illusions, or mirages, practically,
161
477000
3000
causar essas ilusões de óptica, ou miragens, praticamente,
08:18
of the background galaxies.
162
480000
2000
das galáxias do fundo.
08:20
So the streaks that you see, all these streaks,
163
482000
3000
Então estas raias que você vê, todas estas raias,
08:23
are actually distorted images of galaxies that are much further away.
164
485000
4000
são na verdade imagens distorcidas de galáxias que estão muito mais distantes.
08:27
So what we can do, then, is based on how much distortion
165
489000
3000
O que podemos fazer, então, é, baseados em quanta distorção
08:30
we see in those images, we can calculate how much mass
166
492000
4000
nós vemos nessas imagens, podemos calcular quanta massa
08:34
there must be in this cluster.
167
496000
2000
deve existir neste aglomerado.
08:36
And it's an enormous amount of mass.
168
498000
2000
E é uma enorme quantidade de massa.
08:38
And also, you can tell by eye, by looking at this,
169
500000
2000
E também, você pode verificar, ao olhar para isto,
08:40
that these arcs are not centered on individual galaxies.
170
502000
4000
que estes arcos não estão centrados em galáxias individuais;
08:44
They are centered on some more spread out structure,
171
506000
4000
eles estão centrados em alguma estrutura mais espalhada.
08:48
and that is the dark matter
172
510000
4000
Que é a matéria escura
08:52
in which the cluster is embedded, OK.
173
514000
3000
em que o aglomerado está imerso, OK?
08:55
So this is the closest you can get to kind of seeing
174
517000
2000
Então isto é o mais próximo que você pode chegar de ver
08:57
at least the effects of the dark matter with your naked eye.
175
519000
3000
ao menos os efeitos da matéria escura a olho nu.
09:00
OK, so, a quick review then, to see that you're following.
176
522000
3000
OK, então uma rápida revisão, para verificar se vocês estão acompanhando.
09:03
So the evidence that we have
177
525000
2000
As evidências que temos
09:05
that a quarter of the universe is dark matter --
178
527000
2000
de que um quarto do universo é matéria escura --
09:07
this gravitationally attracting stuff --
179
529000
2000
essa coisa gravitacional atrativa --
09:09
is that galaxies, the speed with which stars orbiting galaxies
180
531000
4000
são: a velocidade com que as estrelas estão orbitando as galáxias
09:13
is much too large; it must be embedded in dark matter.
181
535000
3000
é muito grande: elas devem estar imersas em matéria escura;
09:16
The speed with which galaxies within clusters are orbiting is much too large;
182
538000
4000
a velocidade com que as galáxias dentro de aglomerados estão orbitando é muito grande:
09:20
it must be embedded in dark matter.
183
542000
2000
elas devem estar imersas em matéria escura;
09:22
And we see these gravitational lensing effects, these distortions
184
544000
4000
e nós vemos os efeitos de lentes gravitacionais, essas distorções
09:26
that say that, again, clusters are embedded in dark matter.
185
548000
3000
que dizem novamente que os aglomerados estão imersos em matéria escura.
09:29
OK. So now, let's turn to dark energy.
186
551000
4000
Ok. Agora, vamos nos voltar para a energia escura.
09:33
So to understand the evidence for dark energy, we need to discuss something
187
555000
3000
Para entender as evidências para a energia escura, precisamos discutir algo
09:36
that Stephen Hawking referred to in the previous session.
188
558000
4000
a que o Stephen Hawking se referiu na sessão anterior.
09:40
And that is the fact that space itself is expanding.
189
562000
4000
Que é o fato de que o próprio espaço está se expandindo.
09:44
So if we imagine a section of our infinite universe --
190
566000
5000
Então, se imaginarmos uma parte do nosso universo infinito...
09:49
and so I've put down four spiral galaxies, OK --
191
571000
3000
e eu coloquei quatro galáxias espirais, OK?
09:52
and imagine that you put down a set of tape measures,
192
574000
4000
E imagine que você colocou uma série de fitas métricas,
09:56
so every line on here corresponds to a tape measure,
193
578000
2000
de modo que cada linha aqui corresponda a uma fita métrica,
09:58
horizontal or vertical, for measuring where things are.
194
580000
4000
horizontal ou vertical, para medir onde as coisas estão.
10:02
If you could do this, what you would find
195
584000
2000
Se pudesse fazer isto, o que você descobriria
10:04
that with each passing day, each passing year,
196
586000
3000
é que a cada dia decorrido, a cada ano decorrido,
10:07
each passing billions of years, OK,
197
589000
3000
a cada bilhão de anos decorrido,
10:10
the distance between galaxies is getting greater.
198
592000
3000
a distância entre as galáxias está ficando maior.
10:13
And it's not because galaxies are moving
199
595000
1000
E não é porque as galáxias estão se afastando
10:14
away from each other through space.
200
596000
3000
umas das outras através do espaço;
10:17
They're not necessarily moving through space.
201
599000
2000
elas não estão necessariamente se movendo através do espaço.
10:19
They're moving away from each other
202
601000
2000
Elas estão se afastando umas das outras
10:21
because space itself is getting bigger, OK.
203
603000
3000
porque o próprio espaço está aumentando, OK?
10:24
That's what the expansion of the universe or space means.
204
606000
4000
Isso é o que a expansão do universo ou do espaço significa.
10:28
So they're moving further apart.
205
610000
2000
Portanto, elas estão se separando.
10:30
Now, what Stephen Hawking mentioned, as well,
206
612000
4000
Agora, o que o Stephen Hawking citou também
10:34
is that after the Big Bang, space expanded at a very rapid rate.
207
616000
6000
é que, após o Big Bang, o espaço se expandiu muito rapidamente.
10:40
But because gravitationally attracting matter
208
622000
4000
Mas como a matéria, que exerce atração gravitacional,
10:44
is embedded in this space,
209
626000
2000
está envolvida nesse espaço,
10:46
it tends to slow down the expansion of the space, OK.
210
628000
3000
ela tende a retardar a expansão do espaço, OK?
10:49
So the expansion slows down with time.
211
631000
3000
Assim a expansão desacelera com o tempo.
10:52
So, in the last century, OK, people debated
212
634000
4000
Por isso, no último século, as pessoas debateram
10:56
about whether this expansion of space would continue forever;
213
638000
5000
se essa expansão do espaço iria continuar para sempre;
11:01
whether it would slow down, you know,
214
643000
2000
se ela desaceleraria, sabe,
11:03
will be slowing down, but continue forever;
215
645000
2000
se ficaria cada vez mais lenta, mas continuaria para sempre;
11:05
slow down and stop, asymptotically stop;
216
647000
5000
se desaceleraria e pararia, assintoticamente pararia;
11:10
or slow down, stop, and then reverse, so it starts to contract again.
217
652000
5000
ou se desaceleraria, pararia e então se inverteria, de modo que o universo começasse a se contrair novamente.
11:15
So a little over a decade ago,
218
657000
2000
Então, pouco mais de uma década atrás,
11:17
two groups of physicists and astronomers
219
659000
5000
dois grupos de físicos e astrônomos
11:22
set out to measure the rate at which
220
664000
2000
começaram a medir a taxa a que
11:24
the expansion of space was slowing down, OK.
221
666000
4000
a expansão do espaço estava desacelerando, OK?
11:28
By how much less is it expanding today,
222
670000
2000
Quão mais lentamente ele está expandindo hoje
11:30
compared to, say, a couple of billion years ago?
223
672000
3000
comparado com, vamos dizer, alguns bilhões de anos atrás?
11:33
The startling answer to this question, OK, from these experiments,
224
675000
5000
A surpreendente resposta para essa pergunta, vinda desses experimentos,
11:38
was that space is expanding at a faster rate today
225
680000
4000
foi que o espaço está se expandindo a uma taxa mais rápida hoje
11:42
than it was a few billion years ago, OK.
226
684000
3000
do que estava uns poucos bilhões de anos atrás, OK?
11:45
So the expansion of space is actually speeding up.
227
687000
3000
Então a expansão do espaço está na verdade se acelerando.
11:48
This was a completely surprising result.
228
690000
3000
Esse foi um resultado totalmente surpreendente.
11:51
There is no persuasive theoretical argument for why this should happen, OK.
229
693000
6000
Não existe nenhum argumento teórico convincente sobre por que isto acontece, OK?
11:57
No one was predicting ahead of time this is what's going to be found.
230
699000
3000
Ninguém estava prevendo que isso é que seria descoberto.
12:00
It was the opposite of what was expected.
231
702000
2000
Era o oposto do que era esperado.
12:02
So we need something to be able to explain that.
232
704000
3000
Então precisamos de algo capaz de explicar isso.
12:05
Now it turns out, in the mathematics,
233
707000
2000
Agora, acontece que, na matemática,
12:07
you can put it in as a term that's an energy,
234
709000
4000
você pode colocar esse algo como um termo que é uma energia.
12:11
but it's a completely different type of energy
235
713000
1000
Mas ela é um tipo de energia completamente diferente
12:12
from anything we've ever seen before.
236
714000
2000
de tudo que já vimos antes.
12:14
We call it dark energy,
237
716000
2000
Nós a chamamos de energia escura,
12:16
and it has this effect of causing space to expand.
238
718000
3000
e ela tem o efeito de fazer o espaço se expandir.
12:19
But we don't have a good motivation
239
721000
2000
Mas não temos um bom motivo
12:21
for putting it in there at this point, OK.
240
723000
2000
para colocá-la lá no presente momento, OK?
12:23
So it's really unexplained as to why we need to put it in.
241
725000
3000
Então não está realmente explicado por que devemos colocá-la.
12:26
Now, so at this point, then, what I want to really emphasize to you,
242
728000
4000
Agora, neste ponto, o que eu quero enfatizar mesmo para vocês
12:30
is that, first of all, dark matter and dark energy
243
732000
2000
é que, primeiro, matéria escura e energia escura
12:32
are completely different things, OK.
244
734000
2000
são coisas completamente diferentes, OK?
12:34
There are really two mysteries out there as to what makes up most of the universe,
245
736000
4000
Existem de fato dois mistérios ainda sem solução sobre o que constitui a maior parte do universo,
12:38
and they have very different effects.
246
740000
3000
e eles têm efeitos muito diferentes.
12:41
Dark matter, because it gravitationally attracts,
247
743000
3000
A matéria escura, como atrai gravitacionalmente,
12:44
it tends to encourage the growth of structure, OK.
248
746000
4000
tende a encorajar o crescimento de estruturas, OK?
12:48
So clusters of galaxies will tend to form,
249
750000
3000
Assim, aglomerados de galáxias tenderão a se formar
12:51
because of all this gravitational attraction.
250
753000
2000
devido a toda essa atração gravitacional.
12:53
Dark energy, on the other hand,
251
755000
2000
A energia escura, por outro lado,
12:55
is putting more and more space between the galaxies,
252
757000
4000
está colocando mais e mais espaço entre as galáxias,
12:59
makes it, the gravitational attraction between them decrease,
253
761000
3000
fazendo a atração gravitacional entre elas diminuir,
13:02
and so it impedes the growth of structure.
254
764000
3000
portanto ela impede o crescimento de estruturas.
13:05
So by looking at things like clusters of galaxies,
255
767000
3000
Então ao olhar para coisas como aglomerados de galáxias,
13:08
and how they -- their number density,
256
770000
4000
e como eles... sua quantidade, densidade,
13:12
how many there are as a function of time --
257
774000
2000
quantos existem em função do tempo,
13:14
we can learn about how dark matter and dark energy
258
776000
4000
podemos aprender sobre como a matéria escura e a energia escura
13:18
compete against each other in structure forming.
259
780000
3000
competem uma com a outra na formação de estruturas.
13:21
In terms of dark matter, I said that we don't have any,
260
783000
3000
No que concerne à matéria escura... Eu disse que não temos qualquer
13:24
you know, really persuasive argument for dark energy.
261
786000
4000
argumento realmente persuasivo para ter certeza sobre a energia escura, né?
13:28
Do we have anything for dark matter? And the answer is yes.
262
790000
3000
Temos alguma coisa sobre a matéria escura? E a resposta é: sim.
13:31
We have well-motivated candidates for the dark matter.
263
793000
3000
Nós temos candidatos bem fundamentados para a matéria escura.
13:34
Now, what do I mean by well motivated?
264
796000
3000
Agora, que quero dizer com bem fundamentado?
13:37
I mean that we have mathematically consistent theories
265
799000
5000
Quero dizer que temos teorias consistentes matematicamente
13:42
that were actually introduced
266
804000
2000
que na verdade foram introduzidas
13:44
to explain a completely different phenomenon, OK,
267
806000
3000
para explicar fenômenos completamente diferentes, OK?
13:47
things that I haven't even talked about,
268
809000
2000
Coisas das quais nem falei,
13:49
that each predict the existence
269
811000
3000
cada qual prevendo a existência
13:52
of a very weakly interacting, new particle.
270
814000
3000
de uma nova partícula de interação muito fraca.
13:55
So, this is exactly what you want in physics:
271
817000
2000
Isto é exatamente o que você quer em física:
13:57
where a prediction comes out of a mathematically consistent theory
272
819000
4000
acontecer de uma previsão vir de uma teoria consistente matematicamente
14:01
that was actually developed for something else.
273
823000
2000
que na verdade foi desenvolvida para outra coisa.
14:03
But we don't know if either of those
274
825000
3000
Mas não sabemos se cada uma delas
14:06
are actually the dark matter candidate, OK.
275
828000
3000
é mesmo a candidata à matéria escura, OK?
14:09
One or both, who knows? Or it could be something completely different.
276
831000
3000
Uma ou ambas, quem sabe? Ou pode ser algo completamente diferente.
14:12
Now, we look for these dark matter particles
277
834000
2000
Agora, nós procuramos por essas partículas de matéria escura
14:14
because, after all, they are here in the room, OK,
278
836000
3000
porque, afinal, elas estão aqui na sala,
14:17
and they didn't come in the door.
279
839000
1000
e elas não entraram pela porta.
14:18
They just pass through anything.
280
840000
2000
Elas simplesmente passam através de qualquer coisa.
14:20
They can come through the building, through the Earth --
281
842000
2000
Elas podem atravessar o prédio, atravessar a terra;
14:22
they're so non-interacting.
282
844000
2000
elas não são nada interativas.
14:24
So one way to look for them is to build detectors
283
846000
3000
Assim, uma maneira de procurá-las é construir detectores
14:27
that are extremely sensitive to a dark matter particle coming through and bumping it.
284
849000
4000
que são extremamente sensíveis a uma partícula de matéria escura atravessando-os e colidindo com eles,
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So a crystal that will ring if that happens.
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3000
de modo a vibrar um cristal caso isso aconteça.
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So one of my colleagues up the road and his collaborators
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Um de meus colegas daqui de perto e seus colaboradores
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have built such a detector.
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858000
2000
construíram um detector desse tipo.
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And they've put it deep down in an iron mine in Minnesota,
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860000
3000
E o colocaram bem fundo numa mina de ferro em Minnesota,
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OK, deep under the ground, and in fact, in the last couple of days
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bem abaixo do chão. E, de fato, nos últimos dias,
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announced the most sensitive results so far.
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3000
eles anunciaram os resultados mais sensíveis até agora.
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They haven't seen anything, OK, but it puts limits on what the mass
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Eles não viram nada, mas esses resultados colocam limites sobre quais são a massa
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and the interaction strength of these dark matter particles are.
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e a força de interação dessas partículas de matéria escura.
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There's going to be a satellite telescope launched later this year
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Será lançado um telescópio satélite este ano,
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and it will look towards the middle of the galaxy,
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e ele irá observar o centro da galáxia
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to see if we can see dark matter particles annihilating
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para ver se podemos enxergar partículas de matéria escura se destruindo
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and producing gamma rays that could be detected with this.
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e produzindo raios gama, detectáveis por ele.
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The Large Hadron Collider, a particle physics accelerator,
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888000
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O Grande Colisor de Hádrons, um acelerador de partículas
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that we'll be turning on later this year.
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que será ligado este ano...
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It is possible that dark matter particles might be produced
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894000
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É possível que partículas de matéria escura sejam produzidas
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at the Large Hadron Collider.
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no Grande Colisor de Hádrons.
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Now, because they are so non-interactive,
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Agora, como elas são tão não-interativas,
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they will actually escape the detector,
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elas na verdade vão escapar do detector,
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so their signature will be missing energy, OK.
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903000
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de modo que sua assinatura será a energia faltante, OK?
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Now, unfortunately, there is a lot of new physics
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Só que, infelizmente, existem várias coisas novas para a Física
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whose signature could be missing energy,
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cuja assinatura poderia ser energia faltante,
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so it will be hard to tell the difference.
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911000
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então será difícil distingüir.
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And finally, for future endeavors, there are telescopes being designed
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5000
E, finalmente, para futuros esforços, existem telescópios sendo projetados
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specifically to address the questions of dark matter and dark energy --
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especificamente visando às questões da matéria escura e da energia escura:
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ground-based telescopes, and there are three space-based telescopes
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telescópios terrestres; e existem três telescópios espaciais
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that are in competition right now
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que estão competindo neste momento
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to be launched to investigate dark matter and dark energy.
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para serem lançados para investigar a matéria escura e a energia escura.
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So in terms of the big questions:
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Então, no que diz respeito às grandes questões:
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what is dark matter? What is dark energy?
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O que é a matéria escura? O que é a energia escura? --
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The big questions facing physics.
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as grandes questões que afrontam os físicos --,
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And I'm sure you have lots of questions,
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tenho certeza de que vocês têm um montão de perguntas.
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which I very much look forward to addressing
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Que gostarei muito de discutir
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over the next 72 hours, while I'm here. Thank you.
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nas próximas 72 horas em que estarei aqui, OK? Obrigada.
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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