Como exploramos perguntas não respondidas na física | James Beacham | TEDxBerlin
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0:07 - 0:11Existe algo na física
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0:11 - 0:15que tem realmente me incomodado
desde que eu era criança. -
0:17 - 0:19E está relacionado a uma pergunta
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0:19 - 0:22que os cientistas vêm fazendo
há quase 100 anos, -
0:22 - 0:23sem achar uma resposta.
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0:25 - 0:28Como as menores coisas da natureza,
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0:28 - 0:30as partículas do mundo quântico,
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0:30 - 0:33estão relacionadas
às maiores coisas da natureza, -
0:33 - 0:37planetas, estrelas, galáxias
mantidas juntas pela gravidade? -
0:37 - 0:40Quando criança, eu ficava intrigado
com questões como essa. -
0:40 - 0:43Eu ficava dando voltas
com microscópios e eletromagnetos, -
0:43 - 0:45e lia sobre as forças das pequenas coisas
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0:45 - 0:47e sobre mecânica quântica
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0:47 - 0:51e me maravilhava com como aquela descrição
coincidia com nossa observação. -
0:52 - 0:54Então eu olhava para as estrelas
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0:54 - 0:56e lia sobre como entendíamos
bem a gravidade, -
0:56 - 1:00e eu tinha certeza que devia
haver uma forma elegante -
1:00 - 1:02de esses dois sistemas coincidirem.
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1:03 - 1:05Mas não há.
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1:06 - 1:10E os livros diziam: "Sim, entendemos muito
sobre esses dois domínios separadamente, -
1:10 - 1:13mas quando tentamos
conectá-los matematicamente, -
1:13 - 1:14tudo se desfaz.
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1:15 - 1:16E por 100 anos
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1:16 - 1:21nenhuma das nossas ideias
para solucionar esse desastre físico -
1:21 - 1:23foi apoiada por evidências.
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1:24 - 1:26E para a criança que eu era,
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1:26 - 1:28o pequeno, curioso e cético James,
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1:28 - 1:31essa era uma resposta
extremamente não satisfatória. -
1:32 - 1:34Então, ainda sou uma criança cética.
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1:34 - 1:38Vamos avançar para dezembro de 2015,
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1:39 - 1:45quando me vi revolucionando
o mundo da física. -
1:46 - 1:49Tudo começou quando vimos algo
intrigante em nossos dados, no CERN: -
1:49 - 1:52o indício de uma nova partícula,
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1:52 - 1:56uma insinuação de uma possível
e extraordinária resposta a essa questão. -
1:58 - 2:00Então ainda sou uma criança cética,
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2:00 - 2:02mas agora também sou
um caçador de partículas. -
2:02 - 2:06Sou físico no Grande Colisor
de Hádrons do CERN, o LHC, -
2:06 - 2:09o maior experimento
científico já construído. -
2:10 - 2:14Um túnel de 27 km, na fronteira
entre a França e a Suíça, -
2:14 - 2:15100 metros abaixo do solo.
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2:15 - 2:17E nesse túnel
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2:17 - 2:21usamos ímãs supercondutores
mais frios que o espaço sideral -
2:21 - 2:24para acelerar prótons
até quase a velocidade da luz -
2:24 - 2:28e fazê-los colidir uns nos outros
milhões de vezes por segundo, -
2:28 - 2:30coletando os vestígios dessas colisões
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2:30 - 2:34em busca partículas fundamentais
ainda não descobertas. -
2:35 - 2:37Seu projeto e construção
consumiu décadas de trabalho -
2:37 - 2:40de milhares de físicos de todo o mundo,
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2:40 - 2:43e em meados de 2015,
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2:43 - 2:46trabalhamos incansavelmente
para conectar o LHC -
2:46 - 2:51à maior energia que humanos já usaram
em um experimento de colisão. -
2:52 - 2:54Energia máxima é importante
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2:54 - 2:57porque, para as partículas,
há uma equivalência -
2:57 - 2:59entre a energia e a massa das partículas,
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2:59 - 3:01e a massa é só um número
colocado lá pela natureza. -
3:02 - 3:06Para descobrir novas partículas,
precisamos atingir números maiores. -
3:06 - 3:09Para isso precisamos construir um colisor
de energia maior e mais potente, -
3:09 - 3:11e o maior e mais potente colisor do mundo
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3:12 - 3:13é o Grande Colisor de Hádrons.
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3:14 - 3:19Então colidimos prótons
quadrilhões de vezes -
3:19 - 3:24e coletamos esses dados,
lentamente, por vários meses. -
3:25 - 3:29Então novas partículas podem aparecer
em nossos dados como saliências, -
3:29 - 3:32pequenos desvios do que se espera,
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3:32 - 3:36pequenos agrupamentos de pontos de dados
que tornam uma linha tênue não tão tênue. -
3:36 - 3:38Por exemplo, esta saliência,
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3:39 - 3:42que depois de meses
de coleta de dados em 2012, -
3:42 - 3:44levou à descoberta da partícula de Higgs,
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3:44 - 3:45o bóson de Higgs,
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3:45 - 3:48e a um Prêmio Nobel
pela confirmação da sua existência. -
3:50 - 3:54Esta subida brusca de energia em 2015
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3:55 - 3:58representou a melhor chance
que já tivemos, como espécie, -
3:58 - 4:00de descobrir novas partículas,
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4:00 - 4:02novas respostas a questões tão antigas,
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4:02 - 4:05porque era quase duas vezes
a quantidade de energia que usamos -
4:05 - 4:07quando descobrimos o bóson de Higgs.
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4:07 - 4:10Muitos dos meus colegas trabalharam
toda sua carreira por este momento, -
4:10 - 4:13e, sinceramente,
para o pequeno e curioso James, -
4:13 - 4:16este foi o momento que esperei
por toda minha vida. -
4:16 - 4:17Então esse foi o momento!
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4:19 - 4:21Em junho de 2015,
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4:22 - 4:24o LHC foi acionado novamente.
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4:25 - 4:28Meus colegas e eu prendemos
a respiração e roemos as unhas, -
4:28 - 4:31e finalmente vimos
a primeira colisão de prótons -
4:31 - 4:33à mais alta energia já utilizada.
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4:33 - 4:35Aplausos, espumante, comemoração.
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4:35 - 4:38Esse foi um marco para a ciência,
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4:38 - 4:43e não tínhamos ideia
do que encontraríamos nesses novos dados. -
4:46 - 4:49E algumas semanas depois,
encontramos uma saliência. -
4:50 - 4:52Não era uma saliência enorme,
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4:53 - 4:56mas era grande o suficiente
para franzir a sombrancelha. -
4:56 - 4:58Numa escala de um a dez
para sombrancelhas franzidas, -
4:58 - 5:00se dez indica a descoberta
de uma nova partícula, -
5:00 - 5:02era um franzido de nível quatro.
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5:02 - 5:03(Risos)
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5:05 - 5:10Passei horas, dias, semanas
em reuniões secretas, -
5:10 - 5:13argumentando com meus colegas
sobre essa pequena saliência, -
5:13 - 5:15cutucando-a e espetando-a
com nossas varetas experimentais -
5:15 - 5:17para ver se resistiria a um escrutínio.
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5:18 - 5:22Mas mesmo depois
de meses de trabalho febril, -
5:22 - 5:24dormindo no trabalho, sem ir para casa,
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5:24 - 5:26jantando barras de chocolate
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5:26 - 5:28e tomando baldes de café --
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5:28 - 5:32físicos são máquinas
de transformar café em diagramas -- -
5:32 - 5:33(Risos)
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5:33 - 5:36essa pequena saliência não sumiu.
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5:37 - 5:39Então depois de alguns meses
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5:39 - 5:43apresentamos nossa pequena saliência
ao mundo, com uma mensagem bem clara: -
5:44 - 5:46essa pequena saliência
é interessante, mas não é definitiva, -
5:46 - 5:50então vamos ficar de olho nela,
enquanto coletamos mais dados. -
5:50 - 5:52Estávamos tentando pegar leve com ela.
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5:54 - 5:56E ainda assim o mundo se apropriou dela.
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5:56 - 5:58Os noticiários amaram.
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5:59 - 6:01As pessoas disseram que ela
lembrava a pequena saliência -
6:01 - 6:05apresentada durante o processo
de descoberta do bóson de Higgs. -
6:05 - 6:08Melhor do que isso, meus colegas teóricos,
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6:09 - 6:11amo meus colegas teóricos,
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6:11 - 6:15meus colegas teóricos escreveram
500 artigos sobre essa pequena saliência. -
6:15 - 6:16(Risos)
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6:17 - 6:21Isso revolucionou o mundo
da física das partículas. -
6:22 - 6:26Mas o que havia
com essa saliência em especial -
6:26 - 6:30que fez com que milhares de físicos
coletivamente saíssem do sério? -
6:32 - 6:33Essa pequena saliência era única.
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6:34 - 6:39Ela indicava que estávamos vendo
um enorme e inesperado número de colisões, -
6:39 - 6:42cujos vestígios consistiam
em apenas dois fótons, -
6:42 - 6:43duas partículas de luz.
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6:43 - 6:45E isso é raro.
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6:45 - 6:48Colisões de partículas não são
como colisões de automóveis. -
6:48 - 6:51Elas têm regras diferentes:
quando duas partículas colidem, -
6:51 - 6:54quase na velocidade da luz,
o controle passa ao mundo quântico. -
6:54 - 6:58E no mundo quântico essas duas partículas
podem criar brevemente uma nova partícula, -
6:58 - 7:02que dura uma pequena fração de segundo
antes de se dividir em outras partículas -
7:02 - 7:04que atingem nosso detetor.
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7:04 - 7:07Imaginem uma colisão de automóvel
na qual os carros somem com o impacto, -
7:07 - 7:09uma bicicleta aparece em seu lugar...
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7:09 - 7:10(Risos)
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7:11 - 7:14e então essa bicicleta explode
em dois skates, que atingem nosso detetor. -
7:14 - 7:16(Risos)
-
7:16 - 7:18Espero que não literalmente.
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7:18 - 7:19Eles são muito caros.
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7:20 - 7:24Eventos em que apenas dois fótons
atingem nosso detetor são muito raros. -
7:24 - 7:28E devido a essa propriedade
quântica especial dos fótons, -
7:28 - 7:32há um número muito pequeno
de novas partículas possíveis, -
7:32 - 7:33essas bicicletas míticas,
-
7:33 - 7:35que podem originar apenas dois fótons.
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7:36 - 7:39Mas uma dessas opções é enorme,
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7:39 - 7:42e tem a ver com aquela antiga questão
-
7:42 - 7:44que me incomodava quando eu era
uma pequena criança, -
7:44 - 7:46sobre a gravidade.
-
7:48 - 7:51A gravidade pode parecer
superforte para vocês, -
7:51 - 7:55mas na verdade ela é incrivelmente fraca,
comparada com outras forças da natureza. -
7:55 - 7:57Posso ganhar da gravidade
brevemente, quando pulo, -
7:58 - 8:01mas não posso tirar
um próton da minha mão. -
8:03 - 8:06A força da gravidade comparada
a outras forças da natureza? -
8:07 - 8:09É 10 elevado a menos 39.
-
8:09 - 8:11É um decimal com 39 zeros
depois da vírgula. -
8:11 - 8:14Pior do que isso, todas as outras
forças conhecidas da natureza -
8:14 - 8:18são perfeitamente descritas
pelo chamado Modelo Padrão, -
8:18 - 8:21que é a melhor descrição que temos
da natureza em pequena escala, -
8:21 - 8:26e, francamente, uma das conquistas
de maior sucesso da humanidade; -
8:26 - 8:30a não ser pela gravidade,
que não consta no Modelo Padrão. -
8:31 - 8:32É uma loucura.
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8:32 - 8:35É como se a maior parte
da gravidade estivesse faltando. -
8:36 - 8:38Nós sentimos um pouco dela,
-
8:38 - 8:40mas onde está o resto?
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8:40 - 8:41Ninguém sabe.
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8:42 - 8:47Mas uma explicação teórica
propõe uma solução selvagem. -
8:48 - 8:50Todos nós,
-
8:50 - 8:51mesmo vocês no fundo,
-
8:51 - 8:53vivemos em um espaço tridimensional.
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8:53 - 8:56Espero que essa colocação
não seja controversa. -
8:56 - 8:58(Risos)
-
8:58 - 9:01Todas as partículas conhecidas também
existem em um espaço tridimensional. -
9:01 - 9:03De fato, partícula é só um outro nome
-
9:03 - 9:06para uma agitação
em um campo tridimensional; -
9:06 - 9:08uma oscilação localizada no espaço.
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9:09 - 9:13E, mais importante, toda a matemática
usada para descrever essas coisas -
9:13 - 9:16assume que só existem três dimensões.
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9:16 - 9:19Mas matemática é matemática, podemos
flertar com ela o quanto quisermos. -
9:19 - 9:22E as pessoas vêm brincando
com dimensões extras no espaço -
9:22 - 9:26há muito tempo, mas esse sempre tem sido
um conceito matemático abstrato. -
9:26 - 9:30Quero dizer, olhem ao redor...
você aí no fundo, olhe ao redor... -
9:30 - 9:32claramente existem apenas
três dimensões de espaço. -
9:33 - 9:35Mas e se isso não for verdade?
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9:36 - 9:42E se a gravidade faltante estiver vazando
para uma dimensão extraespacial -
9:42 - 9:44invisível para nós?
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9:45 - 9:49E se a gravidade for tão forte
quanto as outras forças, -
9:49 - 9:52se for vista nessa dimensão extraespacial,
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9:52 - 9:55e o que nós experienciamos
é uma pequena parcela da gravidade -
9:55 - 9:57que faz ela parecer muito fraca?
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9:58 - 9:59Se isso fosse verdade,
-
9:59 - 10:02teríamos que expandir
nosso Modelo Padrão das partículas -
10:02 - 10:04para incluir uma partícula extra,
-
10:04 - 10:06uma partícula
hiperdimensional de gravidade, -
10:06 - 10:09um gráviton especial que existe
em dimensões extraespaciais. -
10:09 - 10:11Vejo a expressão em seus rostos.
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10:11 - 10:12Vocês deveriam estar me perguntando:
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10:12 - 10:16"Como diabos vamos testar
essa ideia maluca de ficção científica, -
10:16 - 10:19presos como estamos em três dimensões?"
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10:19 - 10:22Da forma que sempre fazemos,
colidindo dois prótons... -
10:22 - 10:23(Risos)
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10:24 - 10:26Forte o suficiente
para a colisão reverberar -
10:26 - 10:29em alguma dimensão extraespacial
que possa estar ali, -
10:29 - 10:31criando momentaneamente
esse gráviton hiperdimensional -
10:31 - 10:36que depois retorna rapidamente
para as três dimensões do LHC -
10:36 - 10:38e libera dois fótons,
-
10:38 - 10:40duas partículas de luz.
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10:42 - 10:44E esse gráviton
extradimensional hipotético -
10:44 - 10:48é uma das poucas novas
partículas hipotéticas possíveis -
10:48 - 10:50com as propriedades quânticas especiais
-
10:50 - 10:55que podem originar a nossa pequena
saliência de dois fótons. -
10:56 - 11:02Então, a possibilidade de explicar
os mistérios da gravidade -
11:02 - 11:05e de descobrir
dimensões extras do espaço... -
11:05 - 11:07talvez agora vocês entendam
-
11:07 - 11:11por que milhares de físicos tenham
ficado coletivamente empolgados -
11:11 - 11:13com nossa pequena saliência
de dois fótons. -
11:13 - 11:17Uma descoberta desse tipo faria
com que os compêndios fossem reescritos. -
11:17 - 11:20Mas lembrem-se, a mensagem
dos experimentalistas que realmente -
11:20 - 11:22estavam trabalhando
naquele momento, foi bem clara: -
11:22 - 11:24precisamos de mais dados.
-
11:24 - 11:26Com mais dados,
-
11:26 - 11:30ou a pequena saliência vai se tornar
um lindo e delicioso Prêmio Nobel... -
11:30 - 11:32(Risos)
-
11:32 - 11:35ou os dados extra irão preencher
o espaço ao redor da saliência -
11:35 - 11:37e transformá-la
em uma linha linda e suave. -
11:38 - 11:39Então coletamos mais dados
-
11:39 - 11:42e muitos meses depois,
com cinco vezes a quantidade de dados, -
11:42 - 11:43nossa pequena saliência
-
11:43 - 11:46se transformou em uma linha suave.
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11:49 - 11:52As notícias relataram
um "enorme desapontamento", -
11:52 - 11:55"esperanças desvanecidas"
e físicos de partículas "tristes". -
11:55 - 11:57Com o tom da cobertura,
-
11:57 - 12:01vocês pensariam que tínhamos decidido
desligar o LHC e ir pra casa. -
12:01 - 12:02(Risos)
-
12:03 - 12:04Mas não fizemos isso.
-
12:07 - 12:09Mas por que não?
-
12:11 - 12:13Quer dizer, se não descobri
uma partícula, e não descobri, -
12:14 - 12:17por que estou aqui falando com vocês?
-
12:17 - 12:20Por que simplesmente não baixo
minha cabeça de vergonha -
12:20 - 12:21e vou pra casa?
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12:25 - 12:29Físicos de partículas são exploradores.
-
12:30 - 12:32E muito do que fazemos é cartografia.
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12:34 - 12:36Vamos colocar assim:
esqueçam o LHC por um segundo. -
12:36 - 12:38Imaginem que são exploradores do espaço
-
12:38 - 12:41chegando a um planeta distante,
em busca de alienígenas. -
12:41 - 12:43Qual é a primeira tarefa de vocês?
-
12:44 - 12:46Orbitar imediatamente
o planeta, aterrissar, -
12:46 - 12:50dar uma rápida olhada ao redor em busca
de algum grande e óbvio sinal de vida -
12:50 - 12:51e relatar para a base.
-
12:51 - 12:53É nesse estágio que estamos, agora.
-
12:53 - 12:55Demos uma primeira olhada no LHC
-
12:55 - 12:58em busca de alguma partícula nova,
grande e facilmente visível, -
12:58 - 13:00e podemos relatar que não há nenhuma.
-
13:00 - 13:02Vimos uma estranha saliência
em uma montanha distante, -
13:02 - 13:05mas quando chegamos perto
vimos que era uma pedra. -
13:05 - 13:08O que fazemos, então? Simplesmente
desistimos e vamos embora? -
13:08 - 13:09Claro que não;
-
13:09 - 13:11seríamos péssimos cientistas
se fizéssemos isso. -
13:11 - 13:15Não, passaremos
as próximas décadas explorando, -
13:15 - 13:16mapeando o território,
-
13:16 - 13:19peneirando a areia
com um instrumento de precisão, -
13:19 - 13:20olhando embaixo de cada pedra,
-
13:20 - 13:22perfurando abaixo da superfície.
-
13:22 - 13:25Novas partículas
podem surgir imediatamente, -
13:25 - 13:27como saliências grandes e visíveis,
-
13:27 - 13:31ou podem se revelar apenas
depois de anos de coleta de dados. -
13:32 - 13:37A humanidade começou agora a explorar
com o LHC a esse nível de energia, -
13:37 - 13:38e temos muita pesquisa a fazer.
-
13:38 - 13:44Mas e se depois de 10 ou 20 anos ainda não
tivermos encontrado nenhuma partícula? -
13:45 - 13:47Construímos uma máquina maior.
-
13:47 - 13:48(Risos)
-
13:48 - 13:51Pesquisamos em níveis
mais altos de energia. -
13:51 - 13:53Pesquisamos em níveis
ainda mais altos de energia. -
13:53 - 13:58Já está sendo planejado um túnel
de 100 km que vai colidir partículas -
13:58 - 14:00a um nível de energia
dez vezes maior que o LHC. -
14:00 - 14:02Não decidimos onde a natureza
coloca novas partículas. -
14:02 - 14:04Só decidimos continuar explorando.
-
14:04 - 14:07Mas e se mesmo com um túnel de 100 km
-
14:07 - 14:09ou de 500 km
-
14:09 - 14:11ou um colisor de 10 mil km
flutuando no espaço -
14:11 - 14:13entre a Terra e a Lua,
-
14:13 - 14:16ainda não tivermos encontrado
novas partículas? -
14:18 - 14:21Então talvez estejamos fazendo
a física das partículas de forma errada. -
14:21 - 14:22(Risos)
-
14:22 - 14:24Talvez seja preciso
repensar algumas coisas. -
14:25 - 14:28Talvez sejam necessários
mais recursos, tecnologia e expertise -
14:29 - 14:30do que temos atualmente.
-
14:31 - 14:35Já usamos inteligência artificial
e aprendizado de máquina em partes do LHC, -
14:35 - 14:38mas imaginem projetar
um experimento de física das partículas -
14:38 - 14:41com algoritmos tão sofisticados
que ensinassem a si próprios -
14:41 - 14:43como descobrir
um gráviton hiperdimensional. -
14:43 - 14:44E se?
-
14:44 - 14:45A última pergunta:
-
14:45 - 14:48e se nem a inteligência artificial ajudar
a responder nossas perguntas? -
14:48 - 14:50E se essas perguntas,
há séculos sem resposta, -
14:50 - 14:54estiverem destinadas
a continuarem assim no futuro? -
14:54 - 14:56E se as coisas que me incomodam
desde que eu era pequeno -
14:56 - 15:00estiverem destinadas a continuarem
sem resposta por toda minha vida? -
15:00 - 15:02Então...
-
15:02 - 15:04isso será ainda mais fascinante.
-
15:06 - 15:09Seremos forçados a pensar
de formas completamente novas. -
15:10 - 15:13Teremos que retornar a nossas hipóteses,
-
15:13 - 15:15e determinar se houve
alguma falha em algum ponto. -
15:16 - 15:19Precisaremos encorajar mais pessoas
a unirem-se a nós no estudo da ciência, -
15:19 - 15:22pois precisaremos de novos olhares
sobre esses problemas seculares. -
15:22 - 15:25Eu não tenho as respostas
e ainda estou buscando por elas. -
15:25 - 15:28Mas alguém que talvez esteja
no ensino médio, agora, -
15:28 - 15:29que talvez ainda nem tenha nascido,
-
15:30 - 15:33pode por fim nos levar a ver a física
de uma forma completamente nova, -
15:33 - 15:37e mostrar que talvez só estejamos
fazendo as perguntas erradas. -
15:38 - 15:41O que não seria o fim da física,
-
15:41 - 15:42mas um novo começo.
-
15:43 - 15:44Obrigado.
-
15:44 - 15:47(Aplausos)
- Title:
- Como exploramos perguntas não respondidas na física | James Beacham | TEDxBerlin
- Description:
-
James Beacham busca respostas para as mais importantes perguntas não respondidas da física usando o maior experimento científico já construído, o Grande Colisor de Hádron do CERN. Nesta palestra divertida e acessível sobre como a ciência acontece, Beacham nos leva em uma jornada através de dimensões extra-espaciais na busca de partículas fundamentais ainda não descobertas (com uma explicação para os mistérios da gravidade) e detalhes para continuar a exploração.
Esta palestra foi dada em um evento TEDx, que usa o formato de conferência TED, mas é organizado de forma independente por uma comunidade local. Para saber mais visite http://ted.com/tedx
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDxTalks
- Duration:
- 15:52
Leonardo Silva approved Portuguese, Brazilian subtitles for The Large Hadron Collider and the beginning of physics | James Beacham | TEDxBerlin | ||
Leonardo Silva accepted Portuguese, Brazilian subtitles for The Large Hadron Collider and the beginning of physics | James Beacham | TEDxBerlin | ||
Claudia Sander edited Portuguese, Brazilian subtitles for The Large Hadron Collider and the beginning of physics | James Beacham | TEDxBerlin | ||
Claudia Sander edited Portuguese, Brazilian subtitles for The Large Hadron Collider and the beginning of physics | James Beacham | TEDxBerlin | ||
Claudia Sander edited Portuguese, Brazilian subtitles for The Large Hadron Collider and the beginning of physics | James Beacham | TEDxBerlin |