In the late 19th century, scientists were trying to solve a mystery. They found that if they had a vacuum tube like this one and applied a high voltage across it, something strange happened. They called them cathode rays. But the question was: What were they made of?
No fim do século XIX, os cientistas estavam a tentar resolver um mistério. Descobriram que, se tivessem um tubo de vácuo como este e aplicassem uma alta voltagem através dele, algo estranho acontecia. Chamaram-lhes raios catódicos. Mas a questão era: De que eram feitos?
In England, the 19th-century physicist J.J. Thompson conducted experiments using magnets and electricity, like this. And he came to an incredible revelation. These rays were made of negatively charged particles around 2,000 times lighter than the hydrogen atom, the smallest thing they knew. So Thompson had discovered the first subatomic particle, which we now call electrons.
Em Inglaterra, o físico do século XIX, J.J. Thompson, realizou experiências com ímanes e eletricidade, como esta. E chegou a uma revelação incrível. Estes raios eram feitos de partículas carregadas negativamente cerca de 2000 vezes mais leves que o átomo de hidrogénio, a coisa mais pequena que conheciam. Thompson tinha descoberto a primeira partícula subatómica, à qual nós chamamos agora eletrões.
Now, at the time, this seemed to be a completely impractical discovery. I mean, Thompson didn't think there were any applications of electrons. Around his lab in Cambridge, he used to like to propose a toast: "To the electron. May it never be of use to anybody."
Na época, essa descoberta parecia ser completamente inútil. Thomson pensava que não havia uso para os eletrões. No seu laboratório em Cambridge, ele costumava propor um brinde: "Ao eletrão. "Que nunca seja útil a ninguém."
(Laughter)
(Risos)
He was strongly in favor of doing research out of sheer curiosity, to arrive at a deeper understanding of the world. And what he found did cause a revolution in science. But it also caused a second, unexpected revolution in technology. Today, I'd like to make a case for curiosity-driven research, because without it, none of the technologies I'll talk about today would have been possible.
Ele era profundamente a favor de fazer pesquisa por pura curiosidade, para chegar a um entendimento mais profundo do mundo. E o que ele descobriu causou uma revolução na ciência. Mas também causou uma segunda e inesperada revolução na tecnologia. Hoje, eu gostaria de defender a pesquisa orientada por curiosidade, porque, sem ela, nenhuma das tecnologias de que vou falar hoje seria possível.
Now, what Thompson found here has actually changed our view of reality. I mean, I think I'm standing on a stage, and you think you're sitting in a seat. But that's just the electrons in your body pushing back against the electrons in the seat, opposing the force of gravity. You're not even really touching the seat. You're hovering ever so slightly above it. But in many ways, our modern society was actually built on this discovery. I mean, these tubes were the start of electronics. And then for many years, most of us actually had one of these, if you remember, in your living room, in cathode-ray tube televisions. But -- I mean, how impoverished would our lives be if the only invention that had come from here was the television?
O que Thompson descobriu aqui mudou a nossa percepção da realidade. Eu penso que estou num palco, e vocês pensam que estão sentados num assento. Mas são apenas os eletrões do vosso corpo a pressionarem os eletrões no assento, opondo-se à força da gravidade. Vocês nem sequer estão a tocar no assento. Vocês estão a pairar ligeiramente acima dele. De certa forma, a nossa sociedade atual foi construída sobre esta descoberta. Estes tubos foram o início da eletrónica. E, durante muitos anos, muitos de nós tinham um destes, se vocês se lembram, na sala de estar, nas televisões de tubos de raios catódicos. Mas a nossa vida seria tão mais pobre se a única invenção que tivesse saído daqui fosse a televisão.
(Laughter)
(Risos)
Thankfully, this tube was just a start, because something else happens when the electrons here hit the piece of metal inside the tube. Let me show you. Pop this one back on. So as the electrons screech to a halt inside the metal, their energy gets thrown out again in a form of high-energy light, which we call X-rays.
Felizmente, este tubo foi apenas o início porque algo mais acontece quando estes eletrões aqui atingem a peça de metal dentro do tubo. Deixem-me mostrar-vos. Vou voltar a pôr este. À medida que os eletrões param dentro do metal, a energia deles volta a sair sob a forma de uma luz de alta energia, a que chamamos raios X.
(Buzzing)
(Zumbido)
(Buzzing)
(Zumbido)
And within 15 years of discovering the electron, these X-rays were being used to make images inside the human body, helping soldiers' lives being saved by surgeons, who could then find pieces of bullets and shrapnel inside their bodies. But there's no way we could have come up with that technology by asking scientists to build better surgical probes. Only research done out of sheer curiosity, with no application in mind, could have given us the discovery of the electron and X-rays.
15 anos após a descoberta do eletrão, estes raios X estavam a ser usados para fazer imagens do interior do corpo humano, e ajudar cirurgiões a salvar a vida de soldados, encontrando pedaços de balas e estilhaços dentro dos corpos. Mas nunca poderíamos ter inventado esta tecnologia pedindo aos cientistas para construírem melhores sondas cirúrgicas. Apenas uma pesquisa feita por pura curiosidade, sem aplicação em mente, poderia ter-nos dado a descoberta dos eletrões e dos raios X.
Now, this tube also threw open the gates for our understanding of the universe and the field of particle physics, because it's also the first, very simple particle accelerator. Now, I'm an accelerator physicist, so I design particle accelerators, and I try and understand how beams behave. And my field's a bit unusual, because it crosses between curiosity-driven research and technology with real-world applications. But it's the combination of those two things that gets me really excited about what I do. Now, over the last 100 years, there have been far too many examples for me to list them all. But I want to share with you just a few.
Este tubo também abriu as portas da nossa compreensão do universo e o campo da física de partículas, porque é o primeiro e muito simples acelerador de partículas. Eu sou física dos aceleradores, projeto aceleradores de partículas, e tento compreender como os feixes se comportam. O meu campo de exploração é pouco comum, porque navega entre a pesquisa orientada pela curiosidade e a tecnologia com aplicações no mundo real. Mas é a combinação destas duas coisas que me deixa muito animada com o que faço. Nos últimos 100 anos, houve demasiados exemplos para eu os conseguir enumerar. Mas quero partilhar alguns.
In 1928, a physicist named Paul Dirac found something strange in his equations. And he predicted, based purely on mathematical insight, that there ought to be a second kind of matter, the opposite to normal matter, that literally annihilates when it comes in contact: antimatter. I mean, the idea sounded ridiculous. But within four years, they'd found it. And nowadays, we use it every day in hospitals, in positron emission tomography, or PET scans, used for detecting disease.
Em 1928, um físico chamado Paul Dirac encontrou algo estranho nas suas equações. Ele previu, baseado puramente em conhecimentos matemáticos, que deveria existir um segundo tipo de matéria, oposta à matéria normal, que literalmente aniquila tudo com que entra em contacto: a antimatéria. Esta ideia parecia ridícula. Mas no espaço de quatro anos, ela foi descoberta. Hoje usamo-la todos os dias em hospitais, na tomografia por emissão de positrões (PET), usadas para detectar doenças.
Or, take these X-rays. If you can get these electrons up to a higher energy, so about 1,000 times higher than this tube, the X-rays that those produce can actually deliver enough ionizing radiation to kill human cells. And if you can shape and direct those X-rays where you want them to go, that allows us to do an incredible thing: to treat cancer without drugs or surgery, which we call radiotherapy. In countries like Australia and the UK, around half of all cancer patients are treated using radiotherapy. And so, electron accelerators are actually standard equipment in most hospitals.
Vejam estes raios X. Se pudermos levar estes eletrões a uma energia maior, aproximadamente 1000 vezes mais alta do que este tubo, os raios X que eles produzirão podem fornecer uma radiação ionizante suficiente para matar células humanas. Se modelarmos e direccionarmos os raios X para onde quisermos que eles vão, isso permite-nos fazer uma coisa incrível: tratar o cancro sem drogas nem cirurgia, aquilo a que chamamos radioterapia. Em países como a Austrália ou o Reino Unido, cerca de metade dos pacientes com cancro são tratados com radioterapia. Assim, os aceleradores de eletrões são um equipamento normal na maioria dos hospitais.
Or, a little closer to home: if you have a smartphone or a computer -- and this is TEDx, so you've got both with you right now, right? Well, inside those devices are chips that are made by implanting single ions into silicon, in a process called ion implantation. And that uses a particle accelerator.
Ou, então mais próximo de nós: se tiverem um smartphone ou um computador — e isto é o TEDx, por isso devem ter ambos agora convosco, não é? — bem, dentro desses dispositivos há "chips" que são feitos através da implantação de iões isolados em silício, num processo chamado implantação de iões que usa um acelerador de partículas.
Without curiosity-driven research, though, none of these things would exist at all. So, over the years, we really learned to explore inside the atom. And to do that, we had to learn to develop particle accelerators. The first ones we developed let us split the atom. And then we got to higher and higher energies; we created circular accelerators that let us delve into the nucleus and then create new elements, even. And at that point, we were no longer just exploring inside the atom. We'd actually learned how to control these particles. We'd learned how to interact with our world on a scale that's too small for humans to see or touch or even sense that it's there.
Mas, sem a pesquisa orientada pela curiosidade, nenhuma destas coisas existiria. Ao longo dos anos aprendemos a explorar dentro do átomo. Para fazer isso, tivemos de aprender a desenvolver aceleradores de partículas. Os primeiros que desenvolvemos permitiram-nos dividir o átomo. Depois chegámos a energias cada vez mais altas; criámos aceleradores circulares que nos permitem mergulhar no núcleo e até criar novos elementos. Nesse momento, já não estávamos apenas a explorar o interior do átomo. Já tínhamos aprendido a controlar essas partículas. Já tínhamos aprendido a interagir com o nosso mundo numa escala que é pequena demais para os humanos verem ou tocarem ou sequer sentirem que está lá.
And then we built larger and larger accelerators, because we were curious about the nature of the universe. As we went deeper and deeper, new particles started popping up. Eventually, we got to huge ring-like machines that take two beams of particles in opposite directions, squeeze them down to less than the width of a hair and smash them together. And then, using Einstein's E=mc2, you can take all of that energy and convert it into new matter, new particles which we rip from the very fabric of the universe.
Depois construímos aceleradores cada vez maiores, porque tínhamos curiosidade em relação à essência do universo. À medida que fomos aprofundando, novas partículas começaram a aparecer. Depois chegámos a máquinas enormes em formato de anel que pegam em dois feixes de partículas em direcções opostas, espremem-nos até menos da largura de um cabelo e esmagam-nos juntos. Usando a fórmula de Einstein E=mc2, podemos pegar em toda essa energia e convertê-la em nova matéria, em novas partículas que retiramos da própria estrutura do universo.
Nowadays, there are about 35,000 accelerators in the world, not including televisions. And inside each one of these incredible machines, there are hundreds of billions of tiny particles, dancing and swirling in systems that are more complex than the formation of galaxies. You guys, I can't even begin to explain how incredible it is that we can do this.
Hoje em dia, há cerca de 35 000 aceleradores no mundo, sem incluir as televisões. E dentro de cada uma destas máquinas incríveis, há centenas e milhares de milhões de partículas minúsculas, a dançar e circular em sistemas mais complexos do que a formação das galáxias. Nem consigo explicar como é incrível que nós consigamos fazer isto.
(Laughter)
(Risos)
(Applause)
(Aplausos)
So I want to encourage you to invest your time and energy in people that do curiosity-driven research. It was Jonathan Swift who once said, "Vision is the art of seeing the invisible." And over a century ago, J.J. Thompson did just that, when he pulled back the veil on the subatomic world.
Por isso, quero encorajar-vos a investirem o vosso tempo e energia nas pessoas que fazem pesquisa guiada pela curiosidade. Jonathan Swift disse em tempos: "A visão é a arte de ver o invisível." Há mais de um século, J.J. Thompson fez exactamente isso, quando desvendou o mundo subatómico.
And now we need to invest in curiosity-driven research, because we have so many challenges that we face. And we need patience; we need to give scientists the time, the space and the means to continue their quest, because history tells us that if we can remain curious and open-minded about the outcomes of research, the more world-changing our discoveries will be.
Agora precisamos de investir na pesquisa guiada pela curiosidade, porque enfrentamos muitos desafios. E precisamos de paciência, precisamos de dar aos cientistas o tempo, o espaço e os meios para continuarem a sua demanda, porque a história diz-nos que, se nos mantivermos curiosos e abertos relativamente aos resultados da pesquisa, mais revolucionárias serão as nossas descobertas.
Thank you.
Obrigada.
(Applause)
(Aplausos)