A apresentação está carregando. Por favor, espere

A apresentação está carregando. Por favor, espere

O BIG-BANG 2 a parte. Resuminho da aula anterior... A formação do universo pode ser dividida em duas épocas maiores: RADIATIVA MATÉRIA Logo APÓS a era.

Apresentações semelhantes


Apresentação em tema: "O BIG-BANG 2 a parte. Resuminho da aula anterior... A formação do universo pode ser dividida em duas épocas maiores: RADIATIVA MATÉRIA Logo APÓS a era."— Transcrição da apresentação:

1 O BIG-BANG 2 a parte

2 Resuminho da aula anterior... A formação do universo pode ser dividida em duas épocas maiores: RADIATIVA MATÉRIA Logo APÓS a era radiativa formação das grandes estruturas após a época da equipartição ou recombinação

3 Na era da radiação podemos fazer uma aproximação das equações de Friedmann para obter a evolução da expansão na época: Para um universo dominado pela radiação o termo de pressão passa a ser importante pois: um gás de fótons num meio isotrópico partindo de:

4 Assim, substituindo p rad em (1) : R-1 = redshift cosmológico partindo de: Se R -4, o termo em domina os outros

5

6 Notar que, na condição de BB: R 0 quando t 0 e T singularidade TRG não é capaz de obter informações na viz. de t = 0 EFEITOS QUÂNTICOS IMPORTANTES PARA A GRAVITAÇÃO GRAVITAÇÃO QUÂNTICA

7 TRG = física macroscópica MQ = física microscópica TRG= descrição determinística e contínua da gravitação MQ E t ћ Desde o início do século XX busca-se uma teoria unificada Através de do princípio da incerteza + raio de Schwarzschild, obtêm-se: comprimento de Planck: r PL ~ cm = raio visível do universo em t PL t PL ~ s = limite de validade da TRG

8 Todo o universo estava concentrado no r PL com ~ g/cm 3 e T ~ K TRG não é aplicável para t < t PL

9 ESTÁGIOS INICIAIS DE FORMAÇÃO DO UNIVERSO

10

11

12 t < s, T < K ERA DE PLANCK unificação das 4 forças fundamentais gravitação eletromagnética forte fraca em t < t PLANCK ( s) ocorre um overlap das fçs de onda: gravidade deixa de ter o sentido conhecido da TRG wave function supergravidade ou gravitação quântica Leis conhecidas da física não podem explicar a evolução do universo neste t cada partícula tem uma fç. de onda (MQ) e exerce uma força gravitacional (TRG) velocidade de qualquer informação não pode ser > c

13 Universo formado pelo vácuo quântico flutuações neste vácuo dão origem às propriedades físicas do universo observadas hoje Vácuo quântico Espaço não é vazio preenchido pelo E-T E-T têm curvatura e estrutura E-T obedece as leis da física quântica preenchido por pares de unidades de matéria e anti-matéria com propriedades definidas pela MQ

14 pares de partículas/anti-partículas virtuais que estão sendo continuamente criadas e destruídas vida média < < t PL Escala de tempo da ordem do princípio da incerteza, logo não há violação da lei de conservação de massa/energia Em escalas macroscópicas violação da conservação ocorre em t muito pequenos... Flutuações no vácuo: geradas pela destruição e criação das partículas virtuais dá origem as partículas reais

15 Teoria das cordas e supercordas (cordas cósmicas) Tentativa de unificação das forças fundamentais Tentativas de descrição de t < t PL :

16 Algumas teorias: 1.(1919) matemático Theodor Kaluza : universo com 5 dimensões Kaluza mostrou que as equações extras calculadas pela 5a dimensão levavam a equações similares às de Maxwell: Unificação da teoria da gravitação de Einstein com a teoria do eletromagnetismo de Maxwell, mas... Constantes de acoplamento entre as teorias apresentaram conflito com as observações experimentais

17 2.(1968) Gabriele Veneziano descobriu que as funções de Euler descreviam várias propriedades da iteração forte Notinha: funções de Euler = fçs matemáticas que descrevem propriedades de osciladores harmônicos Forças fortes ocorrem entre hádrons(p e n) e entre os constituintes dos hádrons (quarks) força de ligação entre as partículas constituintes dos átomos (curto alcance < cm) (1970) Nambu, Nielsen, Susskind: cordas unidimensionais em vibração podem ser descritas pelas fçs. TEORIA DAS CORDAS descreve partículas elementares como modos de vibração de cordas unidimensionais fechadas (loops)

18 (1974) Schwarz e Scherk: partículas de spin 2 existentes na teoria das cordas tinham a propriedade do grávitron quantum de gravitação: teoria das cordas descreve a iteração forte + gravitação 3.(1984) + atual: teoria das cordas cósmicas ou superstrings Michael Green e John Schwarz resolução de vários problemas das teorias originais padrões vibracionais distintos de uma mesma corda fundamental (loop) com r PL = cm dão origem a diferentes massas e cargas de força

19 Teoria requer a existência de 9 dimensões espaciais e uma temporal = 10 dimensões no total Cada ponto do E-T quadridimensional tem dimensões extras que não podem ser detectadas a distâncias ~ r PL estão enroladas sobre si mesmas com distâncias << r PL As dimensões se compactaram após s após a formação do universo (t PL !!!)

20 Outra: Duff, Hull e Towsend: teoria com 11 dimensões 1 temporal a mais possibilita viagem no tempo Teoria a ser testada... Final da era de Planck: 4 dimensões (outras estão compactadas) Resultado = corda fundamental: comprimento = comprimento de Planck ( cm) padrões vibracionais diferentes massas e cargas t < s

21 Na era de Planck Nestas altíssimas E e T: forças são SIMÉTRICAS são indistinguíveis em intensidade e forma Quebra de simetria = forças distintas

22

23

24 t = , T= K ERA DOS GUTs (Teoria da Grande Unificação) cm E-T quadridimensional Forças eletromagnética, forte e fraca unificadas Separação da gravitação (desacoplamento dos grávitrons??) interações = troca de partículas virtuais que tem vida média muito curta para ser detectada: é-mag : troca de fótons forte (p e n) : troca de mésons eletrofraca : troca dos bósons vetoriais Z e W quarks: troca de gluons Quebra de simetria: massa e E-T separados

25 Primeiros momentos da era dos GUTs: quebra de simetria da supergravidade era de Planck a era da espuma de E-T espaço-tempo 4D distorcido por condições extremas de densidade e temperatura (espuma de E-T) condições hostis para estruturas que não estão protegidas por um horizonte de eventos buracos negros são as únicas unidades intactas num certo t Primeiras entidades a ter individualidade mini-buracos negros e brancos: algums remanescentes do horizonte (da era de Planck) de eventos que definiam a singularidade Outros criados por volta de t PL

26 buracos negros origem a partículas elementares radiação de Hawking buracos negros com r S átomo (r S =raio de Schwarzschild) campo gravitacional ao redor do BN produção de pares partícula/antipartícula par formado fora do horizonte de eventos BN perde massa BN primordiais tendem a decair rapidamente com o tempo...

27 Taxa de produção de pares é curvatura do E-T Quanto menor o buraco negro maior a curvatura maior a taxa de produção de pares

28

29

30 t = separação entre a força forte e eletrofraca ERA DA INFLAÇÃO formação dos quarks e leptons Matéria GUT = combinação do que vai ser quarks, leptons e fótons mas a energia e temperatura eram muito altas prá esta formação

31 1.Leptons (è,,,,, ) int. pelas forças é-mag e fraca 2.Quarks (formam os p, n, mésons e híperons) int. pelas forças fortes e eletrofracas

32 Notinhas... Leptons: 6 tipos q=0 ou 1 è (lepton massivo) ( è,, ) Quarks: 6 sabores 3 gerações de matéria q=1/3 a 2/3 unid. up down strange charmed top bottom Quarks: usanso o acelerador linear de Stanford ( ) Friedmann, Kendall e Taylor notaram que o espalhamento de è por p e n indicavam Que estes eram compostos por partículas menores com cargas Consistentes com a teoria dos Quarks (Nobel 1990) Ex. p=2 quarks up +down

33

34 Toda a matéria visível no universo pode ser descrita em termos de leptons e quarks e as forças que atuam entre eles: Força forte (quarks e hádrons) é-mag (fótons) Força fraca (neutrinos) Gravitação (grávitrons)

35 Quarks e leptons estavam no começo agrupados em 3 famílias: 1.è e e +quarks up e down 2. e + quarks strange e charmed 3. e + quarks up e bottom Em E>10 15 GeV por partícula: iterações fortes e eletrofracas estão unificadas e as partículas de cada família podem se transformar umas nas outras...

36 Quarks não se encontram isolados porque a força nuclear forte tem a propriedade de aumentar com a distância! Nesta época são produzidos quarks aos pares Universo = sopa de quarks + antiquarks

37 INFLAÇÃO: expansão muito rápida do universo Quebra de simetria ou transição de fase gravitação age repulsivamente (expansão do universo : fator de ) estado dominado pela radiação estado dominado pelo vácuo falso universo dominado por

38 t = FIM DA ERA DA INFLAÇÃO Vácuo falso = vácuo verdadeiro Expansão descrita pelo modelo padrão

39 Até t= s formação de uma quantidade maior de quarks do que anti-quarks mais matéria do que anti-matéria aniquilação matéria-antimatéria deixa mais matéria!!! Evolução da matéria


Carregar ppt "O BIG-BANG 2 a parte. Resuminho da aula anterior... A formação do universo pode ser dividida em duas épocas maiores: RADIATIVA MATÉRIA Logo APÓS a era."

Apresentações semelhantes


Anúncios Google