TEDxBerlin
James Beacham: How we explore unanswered questions in physics
James Beacham: Como exploramos perguntas sem resposta em Física
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James Beacham procura respostas para as mais importantes perguntas em aberto da Física, usando a maior experiência científica jamais montada, o Grande Colisor de Hadrões do CERN. Nesta palestra divertida e acessível sobre como acontece a ciência, Beacham leva-nos numa viagem através de dimensões extra-espaciais à procura de partículas fundamentais ainda não descobertas (e uma explicação para os mistérios da gravidade) e detalhes sobre a vontade de continuar a explorar.
James Beacham - Experimental particle physicist
James Beacham is an experimental high-energy particle physicist working with the ATLAS collaboration at CERN's Large Hadron Collider. Full bio
James Beacham is an experimental high-energy particle physicist working with the ATLAS collaboration at CERN's Large Hadron Collider. Full bio
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00:13
There is something about physics
0
1087
4185
Há algo na Física
00:17
that has been really bothering me
since I was a little kid.
since I was a little kid.
1
5296
4000
que me tem incomodado
desde que sou criança.
desde que sou criança.
00:23
And it's related to a question
2
11010
1809
Está relacionado com uma pergunta
00:24
that scientists have been asking
for almost 100 years,
for almost 100 years,
3
12843
3244
que os cientistas vêm
fazendo há quase 100 anos,
fazendo há quase 100 anos,
00:28
with no answer.
4
16111
1169
sem obterem resposta.
00:31
How do the smallest things in nature,
5
19108
3010
Como é que as coisas
mais pequenas na natureza,
mais pequenas na natureza,
00:34
the particles of the quantum world,
6
22142
2153
as partículas do mundo quântico,
00:36
match up with the largest
things in nature --
things in nature --
7
24319
3031
se assemelham às coisas maiores
na natureza
na natureza
00:39
planets and stars and galaxies
held together by gravity?
held together by gravity?
8
27374
3247
— os planetas, as estrelas e as galáxias,
unidas pela gravidade?
unidas pela gravidade?
00:43
As a kid, I would puzzle
over questions just like this.
over questions just like this.
9
31250
2773
Em criança, eu refletia
sobre perguntas como esta.
sobre perguntas como esta.
00:46
I would fiddle around
with microscopes and electromagnets,
with microscopes and electromagnets,
10
34047
2892
Brincava com microscópios
e eletroímanes,
e eletroímanes,
00:48
and I would read
about the forces of the small
about the forces of the small
11
36963
2195
e lia sobre as forças do "pequeno"
00:51
and about quantum mechanics
12
39182
1334
e sobre a mecânica quântica
00:52
and I would marvel at how well
that description matched up
that description matched up
13
40540
3564
e ficava fascinado com o facto
de essa descrição se assemelhar tão bem
de essa descrição se assemelhar tão bem
00:56
to our observation.
14
44128
1170
às nossas observações.
00:58
Then I would look at the stars,
15
46220
1583
Depois olhava para as estrelas,
00:59
and I would read about how well
we understand gravity,
we understand gravity,
16
47827
2524
e lia sobre como compreendemos
tão bem a gravidade,
tão bem a gravidade,
01:02
and I would think surely,
there must be some elegant way
there must be some elegant way
17
50375
3350
e pensava que, seguramente,
devia haver uma forma elegante
devia haver uma forma elegante
01:05
that these two systems match up.
18
53749
2645
de estes dois sistemas se ligarem.
01:09
But there's not.
19
57021
1401
Mas não há.
01:11
And the books would say,
20
59673
1160
E os livros diziam:
01:12
yeah, we understand a lot
about these two realms separately,
about these two realms separately,
21
60857
3183
Sim, percebemos muito bem
os dois reinos, em separado,
os dois reinos, em separado,
01:16
but when we try to link
them mathematically,
them mathematically,
22
64064
2610
mas quando tentamos uni-los
matematicamente,
matematicamente,
01:18
everything breaks.
23
66698
1330
tudo falha.
01:20
And for 100 years,
24
68674
1310
E durante 100 anos,
01:22
none of our ideas as to how to solve
this basically physics disaster,
this basically physics disaster,
25
70008
5028
nenhuma das nossas ideias
que tentam resolver este desastre da física
que tentam resolver este desastre da física
01:27
has ever been supported by evidence.
26
75060
1814
foi sustentada por provas.
01:30
And to little old me --
27
78271
1654
E para o pequeno eu
01:31
little, curious, skeptical James --
28
79949
1810
— o pequeno, curioso e cético James —
01:33
this was a supremely unsatisfying answer.
29
81783
2868
isto era uma resposta
extremamente insatisfatória.
extremamente insatisfatória.
01:38
So, I'm still a skeptical little kid.
30
86011
2233
De resto, sou ainda um miúdo cético.
01:40
Flash-forward now
to December of 2015,
to December of 2015,
31
88268
3810
Avancemos agora até dezembro de 2015,
01:45
when I found myself smack in the middle
32
93029
2474
quando me encontrei
no centro do mundo da física
no centro do mundo da física
01:47
of the physics world
being flipped on its head.
being flipped on its head.
33
95527
2940
virado do avesso.
01:51
It all started when we at CERN
saw something intriguing in our data:
saw something intriguing in our data:
34
99999
3320
Tudo começou quando nós no CERN
vimos algo intrigante nos dados:
vimos algo intrigante nos dados:
01:55
a hint of a new particle,
35
103343
2274
um indicador de uma nova partícula,
01:57
an inkling of a possibly extraordinary
answer to this question.
answer to this question.
36
105641
4216
uma hipótese de resposta,
possivelmente extraordinária.
possivelmente extraordinária.
a esta pergunta.
02:03
So I'm still a skeptical
little kid, I think,
little kid, I think,
37
111777
2127
Continuo um miúdo cético, penso eu,
02:05
but I'm also now a particle hunter.
38
113928
2133
mas agora sou também
caçador de partículas.
caçador de partículas.
02:08
I am a physicist at CERN's
Large Hadron Collider,
Large Hadron Collider,
39
116085
3463
Sou físico no Grande Colisor
de Hadrões (GCH), no CERN,
de Hadrões (GCH), no CERN,
02:11
the largest science
experiment ever mounted.
experiment ever mounted.
40
119572
3471
a maior experiência científica
alguma vez criada.
alguma vez criada.
02:15
It's a 27-kilometer tunnel
on the border of France and Switzerland
on the border of France and Switzerland
41
123877
3535
É um túnel de 27 quilómetros
na fronteira entre a França e a Suíça
na fronteira entre a França e a Suíça
02:19
buried 100 meters underground.
42
127436
1850
a cem metros debaixo do solo.
02:21
And in this tunnel,
43
129310
1154
Neste túnel,
02:22
we use superconducting magnets
colder than outer space
colder than outer space
44
130488
3953
usamos ímanes supercondutores
mais frios que o espaço exterior
mais frios que o espaço exterior
02:26
to accelerate protons
to almost the speed of light
to almost the speed of light
45
134465
3061
para acelerar protões
quase à velocidade da luz
quase à velocidade da luz
02:29
and slam them into each other
millions of times per second,
millions of times per second,
46
137550
3877
e colidi-los uns contra os outros,
milhões de vezes por segundo,
milhões de vezes por segundo,
02:33
collecting the debris of these collisions
47
141451
2826
recolhendo os detritos dessas colisões
02:36
to search for new, undiscovered
fundamental particles.
fundamental particles.
48
144301
3971
para procurar novas partículas
fundamentais, não descobertas.
fundamentais, não descobertas.
02:40
Its design and construction
took decades of work
took decades of work
49
148727
2464
O desenho e a construção
levou décadas de trabalho
levou décadas de trabalho
02:43
by thousands of physicists
from around the globe,
from around the globe,
50
151215
3032
de milhares de físicos de todo o mundo.
02:46
and in the summer of 2015,
51
154271
2541
No verão de 2015,
02:48
we had been working tirelessly
to switch on the LHC
to switch on the LHC
52
156836
3424
estávamos a trabalhar
sem descanso no GCH
sem descanso no GCH
02:52
at the highest energy that humans
have ever used in a collider experiment.
have ever used in a collider experiment.
53
160284
4467
com a mais alta energia
que os seres humanos já usaram
que os seres humanos já usaram
numa experiência de colisão.
02:57
Now, higher energy is important
54
165735
2523
Uma energia mais alta é importante
03:00
because for particles,
there is an equivalence
there is an equivalence
55
168282
2187
porque, para as partículas,
há uma correspondência
entre energia e massa de partículas,
entre energia e massa de partículas,
03:02
between energy and particle mass,
56
170493
2201
03:04
and mass is just a number
put there by nature.
put there by nature.
57
172718
2461
e a massa é apenas um número
colocado lá pela natureza.
colocado lá pela natureza.
03:08
To discover new particles,
58
176068
1318
Para descobrir novas partículas,
03:09
we need to reach these bigger numbers.
59
177410
2122
temos de alcançar esses números maiores.
03:11
And to do that, we have to build
a bigger, higher energy collider,
a bigger, higher energy collider,
60
179556
3254
Para isso, tivemos de construir
um colisor maior, de energia alta,
um colisor maior, de energia alta,
03:14
and the biggest, highest
energy collider in the world
energy collider in the world
61
182834
2565
o maior colisor de energias
altas no mundo
altas no mundo
03:17
is the Large Hadron Collider.
62
185423
1466
é o Grande Colisor de Hadrões.
03:20
And then, we collide protons
quadrillions of times,
quadrillions of times,
63
188271
4899
Fazemos colidir protões
milhares de biliões de vezes,
milhares de biliões de vezes,
03:25
and we collect this data very slowly,
over months and months.
over months and months.
64
193194
4284
e obtemos esses dados
lentamente, durante muitos meses.
lentamente, durante muitos meses.
03:30
And then new particles might show up
in our data as bumps --
in our data as bumps --
65
198813
4335
Podem aparecer novas partículas
nos nossos dados como bossas
nos nossos dados como bossas
03:35
slight deviations from what you expect,
66
203172
2445
— ligeiros desvios do que é esperado,
03:37
little clusters of data points
that make a smooth line not so smooth.
that make a smooth line not so smooth.
67
205641
3967
pequenos aglomerados de dados
que deformam a suavidade da linha
que deformam a suavidade da linha
03:42
For example, this bump,
68
210379
1721
Por exemplo, esta bossa,
03:45
after months of data-taking in 2012,
69
213010
2533
depois de meses
a colecionar dados, em 2012,
a colecionar dados, em 2012,
03:47
led to the discovery
of the Higgs particle --
of the Higgs particle --
70
215567
2129
levou à descoberta da partícula de Higgs
03:49
the Higgs boson --
71
217720
1205
— o bosão de Higgs —
03:50
and to a Nobel Prize
for the confirmation of its existence.
for the confirmation of its existence.
72
218949
3365
e ao Prémio Nobel
pela confirmação da sua existência.
pela confirmação da sua existência.
03:55
This jump up in energy in 2015
73
223972
3558
Este salto em energia, em 2015,
04:00
represented the best chance
that we as a species had ever had
that we as a species had ever had
74
228628
3292
representou a melhor hipótese
que nós, enquanto espécie,
que nós, enquanto espécie,
tivemos de descobrir novas partículas
04:03
of discovering new particles --
75
231944
1477
04:05
new answers to these
long-standing questions,
long-standing questions,
76
233445
2112
— novas respostas a estas velhas questões,
04:07
because it was almost
twice as much energy as we used
twice as much energy as we used
77
235581
3097
porque era quase o dobro
da energia que tínhamos usado
da energia que tínhamos usado
04:10
when we discovered the Higgs boson.
78
238702
1922
quando descobrimos o bosão de Higgs.
04:12
Many of my colleagues had been working
their entire careers for this moment,
their entire careers for this moment,
79
240648
3741
Alguns dos meus colegas trabalharam
para este momento, durante toda a carreira,
para este momento, durante toda a carreira,
04:16
and frankly, to little curious me,
80
244413
2076
e honestamente,
para o pequeno curioso eu,
para o pequeno curioso eu,
04:18
this was the moment
I'd been waiting for my entire life.
I'd been waiting for my entire life.
81
246513
2910
este era o momento
por que esperei durante toda a vida.
por que esperei durante toda a vida.
04:21
So 2015 was go time.
82
249447
1731
Por isso, 2015 era o momento.
04:24
So June 2015,
83
252654
2210
Então, em junho de 2015,
04:27
the LHC is switched back on.
84
255722
2659
o GCH foi novamente ligado.
04:31
My colleagues and I held our breath
and bit our fingernails,
and bit our fingernails,
85
259040
2877
Os meus colegas e eu retivemos
a respiração e roemos as unhas,
a respiração e roemos as unhas,
04:33
and then finally we saw
the first proton collisions
the first proton collisions
86
261941
2511
e finalmente vimos
as primeiras colisões de protões
as primeiras colisões de protões
04:36
at this highest energy ever.
87
264476
1956
à energia mais alta de sempre.
04:38
Applause, champagne, celebration.
88
266456
2076
Aplausos, champanhe, celebração!
04:40
This was a milestone for science,
89
268556
3596
Foi um marco para a ciência.
04:44
and we had no idea what we would find
in this brand-new data.
in this brand-new data.
90
272176
4622
Não sabíamos o que iríamos
encontrar nestes dados novos.
encontrar nestes dados novos.
04:51
And then a few weeks later,
we found a bump.
we found a bump.
91
279990
2178
Semanas mais tarde,
encontrámos uma bossa.
encontrámos uma bossa.
04:56
It wasn't a very big bump,
92
284192
1676
Não era uma bossa muito grande,
04:58
but it was big enough to make
you raise your eyebrow.
you raise your eyebrow.
93
286952
2512
mas era suficientemente grande
para franzirmos o sobrolho.
para franzirmos o sobrolho.
05:01
But on a scale of one to 10
for eyebrow raises,
for eyebrow raises,
94
289488
2251
Numa escala de 10
de franzir o sobrolho,
de franzir o sobrolho,
05:03
if 10 indicates that you've
discovered a new particle,
discovered a new particle,
95
291763
2610
se 10 indica que encontrámos
uma nova partícula,
uma nova partícula,
esta era um quatro.
05:06
this eyebrow raise is about a four.
96
294397
1727
05:08
(Laughter)
97
296148
1150
(Risos)
05:10
I spent hours, days, weeks
in secret meetings,
in secret meetings,
98
298432
5211
Passei horas, dias, semanas
em reuniões secretas,
em reuniões secretas,
05:15
arguing with my colleagues
over this little bump,
over this little bump,
99
303667
2360
a analisar esta bossa com os meus colegas,
05:18
poking and prodding it with our most
ruthless experimental sticks
ruthless experimental sticks
100
306051
3236
manipulando- a com tudo
o que tínhamos à mão
o que tínhamos à mão
05:21
to see if it would withstand scrutiny.
101
309311
1977
para ver se iria resistir à observação.
05:23
But even after months
of working feverishly --
of working feverishly --
102
311988
3461
Mesmo meses depois
de trabalhar sem descanso
de trabalhar sem descanso
05:27
sleeping in our offices
and not going home,
and not going home,
103
315473
2432
— a dormir no escritório
e sem ir a casa,
e sem ir a casa,
05:29
candy bars for dinner,
104
317929
2077
com barras de chocolate como jantar,
05:32
coffee by the bucketful --
105
320030
1570
e baldes de café,
05:33
physicists are machines
for turning coffee into diagrams --
for turning coffee into diagrams --
106
321624
4243
os físicos são máquinas
que transformam o café em diagramas —
que transformam o café em diagramas —
05:37
(Laughter)
107
325891
1399
(Risos)
05:39
This little bump would not go away.
108
327314
2536
esta pequena bossa não desaparecia.
05:42
So after a few months,
109
330704
2138
Meses depois,
05:44
we presented our little bump to the world
with a very clear message:
with a very clear message:
110
332866
3710
apresentámos a bossa ao mundo
com uma mensagem clara:
com uma mensagem clara:
05:49
this little bump is interesting
but it's not definitive,
but it's not definitive,
111
337457
2711
"Esta bossa é interessante
mas não é definitiva,
mas não é definitiva,
05:52
so let's keep an eye on it
as we take more data.
as we take more data.
112
340192
3329
"vamos manter os olhos nela
enquanto obtemos mais dados".
enquanto obtemos mais dados".
05:55
So we were trying to be
extremely cool about it.
extremely cool about it.
113
343872
2291
Estávamos a tentar ser
descontraídos sobre o assunto.
descontraídos sobre o assunto.
05:59
And the world ran with it anyway.
114
347463
2188
Mas o mundo acompanhou-nos.
06:02
The news loved it.
115
350383
1632
As notícias adoraram.
06:04
People said it reminded
them of the little bump
them of the little bump
116
352735
2555
As pessoas diziam
que lhes fazíamos lembrar
que lhes fazíamos lembrar
06:07
that was shown on the way
toward the Higgs boson discovery.
toward the Higgs boson discovery.
117
355314
3423
a bossa descoberta
do bosão de Higgs.
do bosão de Higgs.
06:10
Better than that,
my theorist colleagues --
my theorist colleagues --
118
358761
3128
Melhor que isso,
os meus colegas teóricos
os meus colegas teóricos
06:14
I love my theorist colleagues --
119
362548
2317
— adoro os meus colegas teóricos —
06:16
my theorist colleagues wrote
500 papers about this little bump.
500 papers about this little bump.
120
364889
3612
escreveram 500 artigos
sobre esta pequena bossa.
sobre esta pequena bossa.
06:20
(Laughter)
121
368525
1455
(Risos)
06:22
The world of particle physics
had been flipped on its head.
had been flipped on its head.
122
370574
3966
O mundo da física das partículas
tinha dado uma reviravolta.
tinha dado uma reviravolta.
06:27
But what was it about this particular bump
123
375745
4242
Mas o que tinha esta bossa em particular
06:32
that caused thousands of physicists
to collectively lose their cool?
to collectively lose their cool?
124
380011
4090
que fez centenas de físicos
perderem a cabeça?
perderem a cabeça?
06:37
This little bump was unique.
125
385596
1436
Esta pequena bossa era única.
06:40
This little bump indicated
126
388198
1369
Esta pequena bossa indicava
06:41
that we were seeing an unexpectedly
large number of collisions
large number of collisions
127
389591
3022
que estávamos a ver um grande
número inesperado de colisões
número inesperado de colisões
06:44
whose debris consisted
of only two photons,
of only two photons,
128
392637
3331
cujos destroços consistiam
apenas em dois fotões,
apenas em dois fotões,
06:47
two particles of light.
129
395992
1244
duas partículas de luz.
06:49
And that's rare.
130
397260
1237
E isso é raro.
As colisões de particula não são
como colisões de automóveis.
como colisões de automóveis.
06:51
Particle collisions are not
like automobile collisions.
like automobile collisions.
131
399069
2620
06:53
They have different rules.
132
401713
1519
Têm regras diferentes.
06:55
When two particles collide
at almost the speed of light,
at almost the speed of light,
133
403256
2650
Quando duas partículas colidem
quase à velocidade da luz,
quase à velocidade da luz,
06:57
the quantum world takes over.
134
405930
1421
passa-se para o domínio
do mundo quântico.
do mundo quântico.
06:59
And in the quantum world,
135
407375
1260
E no mundo quântico,
07:00
these two particles
can briefly create a new particle
can briefly create a new particle
136
408659
3193
estas duas partículas
podem criar uma partícula nova
podem criar uma partícula nova
07:03
that lives for a tiny fraction of a second
137
411876
2780
que dura uma pequena
fração de segundo
fração de segundo
07:06
before splitting into other particles
that hit our detector.
that hit our detector.
138
414680
2881
antes de se separar noutras partículas
que atingem o detetor.
que atingem o detetor.
07:09
Imagine a car collision
where the two cars vanish upon impact,
where the two cars vanish upon impact,
139
417585
3405
Imaginem uma colisão de dois carros
que desaparecem com o impacto,
que desaparecem com o impacto,
07:13
a bicycle appears in their place --
140
421014
2269
e aparece uma bicicleta no lugar deles.
07:15
(Laughter)
141
423307
1071
(Risos)
07:16
And then that bicycle explodes
into two skateboards,
into two skateboards,
142
424402
2461
A bicicleta explode em dois "skates"
que atingem o detetor.
que atingem o detetor.
07:18
which hit our detector.
143
426887
1181
07:20
(Laughter)
144
428092
1379
(Risos)
07:21
Hopefully, not literally.
145
429495
1953
Felizmente, não literalmente.
07:23
They're very expensive.
146
431472
1342
São muito caros.
07:26
Events where only two photons
hit out detector are very rare.
hit out detector are very rare.
147
434191
3748
Os momentos em que só dois fotões
atingem o detetor são muito raros.
atingem o detetor são muito raros.
07:29
And because of the special
quantum properties of photons,
quantum properties of photons,
148
437963
3722
Devido às propriedades quânticas
especiais dos fotões,
especiais dos fotões,
há um número muito pequeno
de novas partículas possíveis
de novas partículas possíveis
07:33
there's a very small number
of possible new particles --
of possible new particles --
149
441709
3788
07:37
these mythical bicycles --
150
445521
1497
— essas bicicletas míticas —
07:39
that can give birth to only two photons.
151
447042
2243
que podem dar origem
a apenas dois fotões.
a apenas dois fotões.
07:41
But one of these options is huge,
152
449812
2836
Mas uma dessas opções é enorme,
07:44
and it has to do with
that long-standing question
that long-standing question
153
452672
2836
e está relacionada
com aquela velha questão
com aquela velha questão
07:47
that bothered me as a tiny little kid,
154
455532
2522
que me incomodava em pequeno
07:50
about gravity.
155
458078
1360
sobre a gravidade.
07:53
Gravity may seem super strong to you,
156
461946
2672
A gravidade pode parecer-vos super forte,
07:56
but it's actually crazily weak
compared to the other forces of nature.
compared to the other forces of nature.
157
464642
4100
mas na verdade é fraca comparada
com outras forças da natureza.
com outras forças da natureza.
08:00
I can briefly beat gravity when I jump,
158
468766
2631
Posso brevemente vencer
a gravidade quando salto,
a gravidade quando salto,
08:04
but I can't pick a proton out of my hand.
159
472390
2843
mas não posso pegar num protão
com a minha mão.
com a minha mão.
08:08
The strength of gravity compared
to the other forces of nature?
to the other forces of nature?
160
476463
3216
A força da gravidade comparada
a outras forças da natureza?
a outras forças da natureza?
08:12
It's 10 to the minus 39.
161
480480
2190
É de 10 elevado a menos 39.
08:14
That's a decimal with 39 zeros after it.
162
482694
2537
Isso é um número decimal com 39 zeros.
08:17
Worse than that,
163
485255
1157
Pior que isso,
08:18
all of the other known forces of nature
are perfectly described
are perfectly described
164
486436
3027
todas as forças da natureza conhecidas
estão perfeitamente descritas
estão perfeitamente descritas
08:21
by this thing we call the Standard Model,
165
489487
2037
nesta coisa a que chamamos
o Modelo Padrão
o Modelo Padrão
08:23
which is our current best description
of nature at its smallest scales,
of nature at its smallest scales,
166
491548
3435
que é a nossa melhor descrição da natureza
na sua escala mais pequena,
na sua escala mais pequena,
08:27
and quite frankly,
167
495007
1156
e, sinceramente,
08:28
one of the most successful
achievements of humankind --
achievements of humankind --
168
496187
4177
um dos maiores sucessos da humanidade
08:32
except for gravity, which is absent
from the Standard Model.
from the Standard Model.
169
500388
4012
— exceto para a gravidade,
que está ausente do Modelo Padrão.
que está ausente do Modelo Padrão.
08:36
It's crazy.
170
504424
1150
É de loucos!
08:38
It's almost as though most
of gravity has gone missing.
of gravity has gone missing.
171
506046
3100
É quase como se a maior parte
da gravidade tivesse desaparecido.
da gravidade tivesse desaparecido.
08:42
We feel a little bit of it,
172
510394
1667
Sentimos um pouco dela,
08:44
but where's the rest of it?
173
512085
1676
mas onde está o resto?
08:45
No one knows.
174
513785
1282
Ninguém sabe.
08:48
But one theoretical explanation
proposes a wild solution.
proposes a wild solution.
175
516003
4403
Mas uma explicação teórica
propõe uma solução rebelde.
propõe uma solução rebelde.
08:54
You and I --
176
522120
1339
Vocês e eu
08:55
even you in the back --
177
523483
1578
— até mesmo vocês aí ao fundo —
08:57
we live in three dimensions of space.
178
525085
2145
vivemos em três dimensões espaciais.
08:59
I hope that's a
non-controversial statement.
non-controversial statement.
179
527254
2557
Espero que isto não seja
uma declaração controversa.
uma declaração controversa.
09:01
(Laughter)
180
529835
1829
(Risos)
09:03
All of the known particles also live
in three dimensions of space.
in three dimensions of space.
181
531688
3438
Todas as partículas conhecidas
vivem nestas três dimensões espaciais.
vivem nestas três dimensões espaciais.
09:07
In fact, a particle is just another name
182
535150
2190
Aliás, uma partícula é apenas outro nome
09:09
for an excitation
in a three-dimensional field;
in a three-dimensional field;
183
537364
3009
para uma excitação
num campo tridimensional;
num campo tridimensional;
09:12
a localized wobbling in space.
184
540397
1920
uma oscilação localizada no espaço.
09:15
More importantly, all the math
that we use to describe all this stuff
that we use to describe all this stuff
185
543288
3529
Mais importante, toda a matemática
que usamos para descrever isto
que usamos para descrever isto
09:18
assumes that there are only
three dimensions of space.
three dimensions of space.
186
546841
3073
assume que só existem
três dimensões espaciais.
três dimensões espaciais.
09:21
But math is math, and we can play
around with our math however we want.
around with our math however we want.
187
549938
3381
Mas a matemática é o que é,
e podemos brincar com ela como quisermos
e podemos brincar com ela como quisermos
09:25
And people have been playing around
with extra dimensions of space
with extra dimensions of space
188
553343
3166
E as pessoas têm brincado
com dimensões espaciais extra
com dimensões espaciais extra
há muito tempo,
09:28
for a very long time,
189
556533
1155
09:29
but it's always been an abstract
mathematical concept.
mathematical concept.
190
557712
2585
mas tem sempre sido um conceito
matemático abstrato.
matemático abstrato.
09:32
I mean, just look around you --
you at the back, look around --
you at the back, look around --
191
560321
3172
Basta olhar à nossa volta
— vocês aí ao fundo, olhem à vossa volta —
— vocês aí ao fundo, olhem à vossa volta —
09:35
there's clearly only
three dimensions of space.
three dimensions of space.
192
563517
2281
há claramente apenas
três dimensões espaciais.
três dimensões espaciais.
09:38
But what if that's not true?
193
566954
1559
Mas e se isso não for verdade?
09:42
What if the missing gravity is leaking
into an extra-spatial dimension
into an extra-spatial dimension
194
570109
6255
E se a gravidade que falta
desaparece numa dimensão extra-espacial
09:48
that's invisible to you and I?
195
576388
1956
que é invisível para todos nós?
09:51
What if gravity is just as strong
as the other forces
as the other forces
196
579355
3094
E se a gravidade for tão forte
como as outras forças
como as outras forças
09:54
if you were to view it in this
extra-spatial dimension,
extra-spatial dimension,
197
582473
3141
se a víssemos nesta
dimensão extra-especial?
dimensão extra-especial?
09:57
and what you and I experience
is a tiny slice of gravity
is a tiny slice of gravity
198
585638
2900
E se o que nós verificamos
é só uma pequena fatia da gravidade
é só uma pequena fatia da gravidade
10:00
make it seem very weak?
199
588562
1897
e por isso ela parece tão fraca?
10:04
If this were true,
200
592158
1175
Se isto fosse verdade,
10:05
we would have to expand
our Standard Model of particles
our Standard Model of particles
201
593357
2748
teríamos de expandir o nosso
Modelo Padrão de partículas
Modelo Padrão de partículas
10:08
to include an extra particle,
a hyperdimensional particle of gravity,
a hyperdimensional particle of gravity,
202
596129
4086
para incluir uma nova partícula,
uma partícula hiperdimensional
de gravidade,
de gravidade,
10:12
a special graviton that lives
in extra-spatial dimensions.
in extra-spatial dimensions.
203
600239
2995
um gravitão especial que existe
em dimensões extra-espaciais.
em dimensões extra-espaciais.
10:15
I see the looks on your faces.
204
603258
1465
Posso ver pela expressão nas vossas caras
10:16
You should be asking me the question,
205
604747
1819
que devem estar a perguntar:
10:18
"How in the world are we going to test
this crazy, science fiction idea,
this crazy, science fiction idea,
206
606590
3644
"Como iremos testar esta ideia louca,
de ficção cientifica,
de ficção cientifica,
10:22
stuck as we are in three dimensions?"
207
610258
2491
"estando presos em três dimensões?"
10:24
The way we always do,
208
612773
1282
Da forma como sempre fizemos,
fazendo colidir dois protões...
fazendo colidir dois protões...
10:26
by slamming together two protons --
209
614079
2139
10:28
(Laughter)
210
616242
1152
(Risos)
10:29
Hard enough that
the collision reverberates
the collision reverberates
211
617418
2564
... com a força suficiente
para que a colisão vá ecoar
para que a colisão vá ecoar
10:32
into any extra-spatial dimensions
that might be there,
that might be there,
212
620006
2691
nalguma dimensão extra-espacial
que possa existir,
que possa existir,
10:34
momentarily creating
this hyperdimensional graviton
this hyperdimensional graviton
213
622721
2599
criando momentaneamente
este gravitão hiperdimensional
este gravitão hiperdimensional
10:37
that then snaps back
into the three dimensions of the LHC
into the three dimensions of the LHC
214
625344
4380
que depois repercute
para as três dimensões do GCH
para as três dimensões do GCH
10:41
and spits off two photons,
215
629748
1822
e se divide em dois fotões,
10:44
two particles of light.
216
632278
1338
em duas partículas de luz.
10:47
And this hypothetical,
extra-dimensional graviton
extra-dimensional graviton
217
635417
2910
Este gravitão hipotético,
extradimensional,
extradimensional,
10:50
is one of the only possible,
hypothetical new particles
hypothetical new particles
218
638351
3707
é uma das novas partículas
hipotéticas possiveis
hipotéticas possiveis
10:54
that has the special quantum properties
219
642082
2135
com as propriedades quânticas especiais
10:56
that could give birth to our little,
two-photon bump.
two-photon bump.
220
644241
4236
que podem originar a nossa pequena
bossa de dois fotões.
bossa de dois fotões.
11:02
So, the possibility of explaining
the mysteries of gravity
the mysteries of gravity
221
650000
5820
A possibilidade de explicar
os mistérios da gravidade
os mistérios da gravidade
11:07
and of discovering extra
dimensions of space --
dimensions of space --
222
655844
3498
e de descobrir dimensões espaciais extra
11:11
perhaps now you get a sense
223
659366
1592
— talvez agora percebam
11:12
as to why thousands of physics geeks
collectively lost their cool
collectively lost their cool
224
660982
4124
porque milhares de "geeks" da física
perderam a cabeça
perderam a cabeça
11:17
over our little, two-photon bump.
225
665130
1882
com a nossa pequena bossa de dois fotões.
11:19
A discovery of this type
would rewrite the textbooks.
would rewrite the textbooks.
226
667036
2900
Uma descoberta deste tipo
faria reescrever os manuais.
faria reescrever os manuais.
11:22
But remember,
227
670739
1152
Mas lembrem-se,
11:23
the message from us experimentalists
228
671915
1724
a mensagem dos experimentalistas
que estavam por detrás
deste trabalho, na altura,
deste trabalho, na altura,
11:25
that actually were doing
this work at the time,
this work at the time,
229
673663
2239
foi muito clara:
11:27
was very clear:
230
675926
1154
precisamos de mais dados.
11:29
we need more data.
231
677104
1174
11:30
With more data,
232
678302
1519
Com mais dados,
11:31
the little bump will either turn into
a nice, crisp Nobel Prize --
a nice, crisp Nobel Prize --
233
679845
4024
a nossa bossa ou se transforma
num bom Prémio Nobel...
num bom Prémio Nobel...
11:35
(Laughter)
234
683893
1760
(Risos)
11:37
Or the extra data will fill in
the space around the bump
the space around the bump
235
685677
2964
... ou os dados extra preencherão
o espaço à volta da bossa
o espaço à volta da bossa
11:40
and turn it into a nice, smooth line.
236
688665
1866
e torná-la-ão numa linha suave.
11:43
So we took more data,
237
691515
1218
Assim, pegámos em mais dados,
11:44
and with five times the data,
several months later,
several months later,
238
692757
2577
e com cinco vezes mais dados,
vários meses depois,
vários meses depois,
11:47
our little bump
239
695358
1690
a nossa pequena bossa
11:49
turned into a smooth line.
240
697072
2348
tornou-se numa linha suave.
11:55
The news reported on a "huge
disappointment," on "faded hopes,"
disappointment," on "faded hopes,"
241
703217
3484
As notícias relataram uma "enorme
desilusão," uma "esperança sumida,"
desilusão," uma "esperança sumida,"
11:58
and on particle physicists "being sad."
242
706725
2510
e que os físicos de partículas
"estavam tristes."
"estavam tristes."
12:01
Given the tone of the coverage,
243
709259
1811
Com este tom dos artigos,
12:03
you'd think that we had decided
to shut down the LHC and go home.
to shut down the LHC and go home.
244
711094
3488
pensariam que tínhamos decidido
desligar o GCH e ido para casa.
desligar o GCH e ido para casa.
12:06
(Laughter)
245
714606
1150
(Risos)
12:08
But that's not what we did.
246
716628
1603
Mas não foi o que fizemos.
12:13
But why not?
247
721057
2014
E porque não o fizemos?
12:16
I mean, if I didn't discover
a particle -- and I didn't --
a particle -- and I didn't --
248
724475
2845
Quer dizer, se eu não descobri
uma partícula — o que não fiz —
uma partícula — o que não fiz —
12:20
if I didn't discover a particle,
why am I here talking to you?
why am I here talking to you?
249
728209
3029
se não descobri uma partícula,
porque estou aqui a falar?
porque estou aqui a falar?
Porque não fico cabisbaixo,
envergonhado,
envergonhado,
12:23
Why didn't I just hang my head in shame
250
731262
2437
12:25
and go home?
251
733723
1224
e volto para casa?
12:31
Particle physicists are explorers.
252
739169
3351
Os físicos de partículas são exploradores.
12:35
And very much of what we do
is cartography.
is cartography.
253
743421
2952
E muito do que fazemos é cartografia.
12:39
Let me put it this way: forget
about the LHC for a second.
about the LHC for a second.
254
747468
2852
Ponhamos as coisas assim:
esqueçam por agora o GCH.
esqueçam por agora o GCH.
Imaginem que são exploradores
espaciais num planeta distante,
espaciais num planeta distante,
12:42
Imagine you are a space explorer
arriving at a distant planet,
arriving at a distant planet,
255
750344
3382
12:45
searching for aliens.
256
753750
1325
à procura de extraterrestres.
12:47
What is your first task?
257
755099
1522
Qual seria a vossa primeira tarefa?
12:49
To immediately orbit the planet,
land, take a quick look around
land, take a quick look around
258
757931
3076
Andar à volta do planeta,
aterrar, olhar à volta
aterrar, olhar à volta
12:53
for any big, obvious signs of life,
259
761031
1886
procurando sinais óbvios de vida,
12:54
and report back to home base.
260
762941
1819
e reportar de volta à base-mãe.
12:56
That's the stage we're at now.
261
764784
1624
É aí que estamos agora.
12:59
We took a first look at the LHC
262
767269
1487
Procurámos no GCH
13:00
for any new, big,
obvious-to-spot particles,
obvious-to-spot particles,
263
768780
2284
alguma partícula óbvia,
nova e grande,
nova e grande,
13:03
and we can report that there are none.
264
771088
1950
e podemos reportar
que não há nenhuma.
que não há nenhuma.
13:05
We saw a weird-looking alien bump
on a distant mountain,
on a distant mountain,
265
773631
2673
Vimos um alienígena estranho
numa montanha distante,
numa montanha distante,
13:08
but once we got closer,
we saw it was a rock.
we saw it was a rock.
266
776328
2170
mas quando nos aproximámos,
vimos que era uma pedra.
vimos que era uma pedra.
13:10
But then what do we do?
Do we just give up and fly away?
Do we just give up and fly away?
267
778816
2640
Então que fazemos?
Desistimos e vamos embora?
Desistimos e vamos embora?
13:13
Absolutely not;
268
781480
1287
De modo nenhum;
13:14
we would be terrible scientists if we did.
269
782791
2305
seriamos cientistas terríveis
se o fizéssemos.
se o fizéssemos.
13:17
No, we spend the next couple
of decades exploring,
of decades exploring,
270
785120
3613
Vamos passar as próximas décadas
a explorar,
a explorar,
13:20
mapping out the territory,
271
788757
1480
a mapear o terreno,
13:22
sifting through the sand
with a fine instrument,
with a fine instrument,
272
790261
2365
a peneirar a areia
com um bom instrumento,
com um bom instrumento,
13:24
peeking under every stone,
273
792650
1458
a espreitar por baixo de cada pedra,
13:26
drilling under the surface.
274
794132
1554
a perfurar a superfície.
13:28
New particles can either
show up immediately
show up immediately
275
796106
2593
Novas partículas podem
aparecer imediatamente
aparecer imediatamente
13:30
as big, obvious-to-spot bumps,
276
798723
2133
como bossas grandes e óbvias,
13:32
or they can only reveal themselves
after years of data taking.
after years of data taking.
277
800880
3941
ou podem-se revelar
depois de anos de aquisição de dados.
depois de anos de aquisição de dados.
13:38
Humanity has just begun its exploration
at the LHC at this big high energy,
at the LHC at this big high energy,
278
806103
4410
A Humanidade só agora começou a exploração
no GCH com a sua energia alta,
no GCH com a sua energia alta,
13:42
and we have much searching to do.
279
810537
1791
e temos muito para pesquisar.
13:44
But what if, even after 10 or 20 years,
we still find no new particles?
we still find no new particles?
280
812352
5825
Mas e se, depois de 10 ou 20 anos,
não descobrimos mais partículas novas?
não descobrimos mais partículas novas?
13:51
We build a bigger machine.
281
819053
1695
Construímos uma máquina maior.
13:52
(Laughter)
282
820772
1574
(Risos)
13:54
We search at higher energies.
283
822370
1690
Procuramos com energias ainda mais altas.
13:56
We search at higher energies.
284
824476
1570
Procuramos com energias ainda mais altas.
13:58
Planning is already underway
for a 100-kilometer tunnel
for a 100-kilometer tunnel
285
826946
3053
Já estão a ser feitos planos
para um túnel de 100 km
para um túnel de 100 km
14:02
that will collide particles
at 10 times the energy of the LHC.
at 10 times the energy of the LHC.
286
830612
2976
que irá colidir partículas
com 10 vezes mais energia que o GCH.
com 10 vezes mais energia que o GCH.
14:05
We don't decide where
nature places new particles.
nature places new particles.
287
833612
2337
Não decidimos onde a natureza
coloca novas partículas.
coloca novas partículas.
14:08
We only decide to keep exploring.
288
836366
1646
Só podemos decidir
continuar a explorar.
continuar a explorar.
14:10
But what if, even after
a 100-kilometer tunnel
a 100-kilometer tunnel
289
838036
2558
E se, mesmo com um túnel
de 100 quiilómetros
de 100 quiilómetros
14:12
or a 500-kilometer tunnel
290
840618
1860
ou com um túnel com 500 km,
14:14
or a 10,000-kilometer
collider floating in space
collider floating in space
291
842502
2841
ou um colisor com 10 000 km
a flutuar no espaço
a flutuar no espaço
14:17
between the Earth and the Moon,
292
845367
1578
entre a Terra e a Lua,
14:18
we still find no new particles?
293
846969
3062
não encontrarmos novas partículas?
14:23
Then perhaps we're doing
particle physics wrong.
particle physics wrong.
294
851597
2694
Então talvez estejamos a fazer mal
a física de partículas.
a física de partículas.
14:26
(Laughter)
295
854315
1791
(Risos)
14:28
Perhaps we need to rethink things.
296
856130
1957
Talvez tenhamos de repensar as coisas.
14:31
Maybe we need more resources,
technology, expertise
technology, expertise
297
859127
3262
Talvez precisemos de mais recursos,
mais tecnologia e conhecimentos
mais tecnologia e conhecimentos
14:34
than what we currently have.
298
862413
1508
do que temos neste momento.
14:36
We already use artificial intelligence
and machine learning techniques
and machine learning techniques
299
864610
3341
Já usamos inteligência artificial
e aprendizagem automática
e aprendizagem automática
14:39
in parts of the LHC,
300
867975
1153
em partes do GCH,
mas imaginem uma experiência
de física de partículas
de física de partículas
14:41
but imagine designing
a particle physics experiment
a particle physics experiment
301
869152
2406
14:43
using such sophisticated algorithms
302
871582
1669
usando algoritmos sofisticados
14:45
that it could teach itself to discover
a hyperdimensional graviton.
a hyperdimensional graviton.
303
873275
3168
que podem ensinar a si mesmos a descobrir
gravitões hiper-dimensionais.
gravitões hiper-dimensionais.
14:48
But what if?
304
876467
1157
Mas e se...
uma última pergunta:
uma última pergunta:
14:49
What if the ultimate question:
305
877648
1445
E se a inteligência artificial não puder
ajudar a responder às nossas perguntas?
ajudar a responder às nossas perguntas?
14:51
What if even artificial intelligence
can't help us answer our questions?
can't help us answer our questions?
306
879117
3473
14:54
What if these open questions,
for centuries,
for centuries,
307
882614
2111
E se estas perguntas,
velhas de séculos,
velhas de séculos,
estão destinadas a não terem resposta
num futuro próximo?
num futuro próximo?
14:56
are destined to be unanswered
for the foreseeable future?
for the foreseeable future?
308
884749
2669
14:59
What if the stuff that's bothered me
since I was a little kid
since I was a little kid
309
887442
2929
E se o que me tem incomodado
desde a minha infancia
desde a minha infancia
15:02
is destined to be unanswered
in my lifetime?
in my lifetime?
310
890395
2523
não tiver respostas durante a minha vida?
15:06
Then that ...
311
894395
1156
Então...
15:08
will be even more fascinating.
312
896282
2094
ainda será mais fascinante.
15:12
We will be forced to think
in completely new ways.
in completely new ways.
313
900144
3225
Seremos forçados a pensar
de formas diferentes.
de formas diferentes.
15:16
We'll have to go back to our assumptions,
314
904361
2058
Voltaremos às nossas premissas,
15:18
and determine if there was
a flaw somewhere.
a flaw somewhere.
315
906443
2339
e determinar se houve uma falha algures.
15:21
And we'll need to encourage more people
to join us in studying science
to join us in studying science
316
909401
3395
Teremos de encorajar mais pessoas
para se juntarem a nós a estudar ciência
para se juntarem a nós a estudar ciência
15:24
since we need fresh eyes
on these century-old problems.
on these century-old problems.
317
912820
3062
pois precisamos de olhos novos
para estas questões centenárias.
para estas questões centenárias.
15:27
I don't have the answers,
and I'm still searching for them.
and I'm still searching for them.
318
915906
3134
Não tenho as respostas e ainda as procuro.
15:31
But someone -- maybe
she's in school right now,
she's in school right now,
319
919064
2329
Mas alguém
— talvez esteja na escola agora,
talvez ainda não tenha nascido —
talvez ainda não tenha nascido —
15:33
maybe she's not even born yet --
320
921417
1684
15:35
could eventually guide us to see physics
in a completely new way,
in a completely new way,
321
923783
3133
talvez nos possa guiar
para ver a física de forma diferente,
para ver a física de forma diferente,
15:38
and to point out that perhaps
we're just asking the wrong questions.
we're just asking the wrong questions.
322
926940
4268
para mostrar que talvez estejamos
a fazer as perguntas erradas.
a fazer as perguntas erradas.
15:44
Which would not be the end of physics,
323
932112
2410
O que não seria o fim da física,
15:46
but a novel beginning.
324
934546
1406
mas um novo começo.
15:49
Thank you.
325
937204
1150
Obrigado.
15:50
(Applause)
326
938378
2541
(Aplausos)
ABOUT THE SPEAKER
James Beacham - Experimental particle physicistJames Beacham is an experimental high-energy particle physicist working with the ATLAS collaboration at CERN's Large Hadron Collider.
Why you should listen
As part of the ATLAS collaboration at CERN's Large Hadron Collider, one of the teams that discovered the Higgs boson in 2012, James Beacham is on the hunt for evidence of new particles -- dark photons, gravitons, dark matter and exotic Higgs bosons among them.
Previously, Beacham was part of a small team of researchers who, in 2009, searched for the Higgs boson in an unlikely place: data taken by the ALEPH experiment at CERN's Large Electron-Positron collider, nine years after it had stopped running. He has also worked with the APEX collaboration, a groundbreaking search for dark photons using existing particle physics facilities designed for very different purposes.
Beacham completed his PhD at New York University in 2014 and is currently a post-doctoral researcher with the ATLAS experiment group of the Ohio State University. He has been a guest on NPR's "Science Friday," participated in documentaries on the BBC and the Discovery Channel and talked particle physics with the New York Times and WIRED.
In addition to his ongoing research, Beacham is dedicated to making particle physics accessible to all. He has communicated science to the public with Symmetry Magazine, US/LHC, the Science Museum in London, the Institute of Physics, the World Science Fair and on the Web.
In 2015, Beacham organized Ex/Noise/CERN, a project colliding particle physics with experimental music to celebrate the LHC’s switch on to 13 trillion electron volts.
James Beacham | Speaker | TED.com