supergravidade ou gravitação quântica gravitação eletromagnética forte t < 10-43 s , T > 1032 K ERA DE PLANCK supergravidade ou gravitação quântica gravitação eletromagnética forte fraca unificação das 4 forças fundamentais wave function em t < tPLANCK (10-43 s)

Universo formado pelo “vácuo quântico” flutuações neste vácuo dão origem às propriedades físicas do universo observadas hoje Vácuo quântico pares de partículas/anti-partículas virtuais que estão sendo continuamente criadas e destruídas (existência provada em laboratório)

Teoria das superstrings (cordas cósmicas) tentativa da unificação das forças fundamentais durante a era de Planck : espaço-tempo de 10 dimensões 9 espaciais e 1 temporal

Final da era de Planck: 4 dimensões (outras estão compactadas) Resultado = corda fundamental: comprimento = comprimento de Planck (10-33 cm)  padrões vibracionais  diferentes massas e cargas

Forças eletromagnética, forte e fraca unificadas t = 10-43, T= 1032 K ERA DOS GUTs Forças eletromagnética, forte e fraca unificadas Separação da gravitação 10-33 cm

Primeiros momentos da era dos GUTs: espaço-tempo 4D distorcido por condições extremas de densidade e temperatura condições hostis para estruturas que não estão “protegidas” por um horizonte de eventos buracos negros são as únicas unidades intactas

buracos negros  origem a partículas elementares radiação de Hawking buracos negros com rS  átomo (rS=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” com o tempo ...

t = 10-35 separação entre a força forte e eletrofraca formação dos quarks e leptons ERA DA INFLAÇÃO

INFLAÇÃO Modelo do Big-Bang = modelo cosmológico padrão expansão espectro da radiação cósmica de fundo abundâncias dos elementos leves

Problemas com o modelo cosmológico padrão o problema do horizonte o universo é considerado homogêneo e isotrópico em grandes escalas os dois limites do universo que observamos não possuem contato causal entre si Mas ….

Cálculo da distância própria do horizonte de partículas: Aliás ... Cálculo da distância própria do horizonte de partículas: No começo da era radiativa : R  t1/2 p/ k=0 : DP=R(tr) x HP = DP=2ct considerando no final da era radiativa trec~500 000 anos e o~1, fótons emitidos por dois pontos separados por DP em trad chegam hoje com separação de ~1o CBR é isotrópica em escalas que não tinham contato causal entre si em trec a radiação cósmica de fundo deveria ser bem anisotrópica em escalas maiores do que ~ 1o

o problema da curvatura No modelo padrão  pode ter valores entre 0.01 e 5 Se  < 0.01  galáxias não seriam formadas Se  > 5  universo seria muito jovem (+ jovem do que a idade das rochas + velhas da Terra) grupos e aglomerados de galáxias: o~ 0.1-0.3

Medida mais atual o ~ 0.7  é muito próximo de 1... Estranho … pois  =1 é instável geometricamente valores de  nas vizinhanças de 1 rapidamente evoluiriam para valores de o << ou >> 1.

Ou seja deve-se provar no modelo do BB que  é exatamente 1… Se  for um pouco menor ou maior que 1 nos instantes iniciais de formação do universo o deveria ser << 1 ou >> 1, respectivamente o deve ser = 1 !!! Ou seja deve-se provar no modelo do BB que  é exatamente 1…

O MODELO INFLACIONÁRIO Harvey Guth e modificado por Steinhardt e Linde (1981) aplicação de idéias provenientes dos GUTs Vimos que em t  tGUT ~ 10-35 s há a separação das forças forte e eletrofraca kT~ 1015 GeV (de acordo com o modelo padrão) há uma quebra de simetria neste instante

Quebra de simetria = transição de fase transições de fase ocorrem nos pontos de unificação das forças fundamentais  desacoplamento de uma das forças causa uma mudança no universo como um todo ex.: transição de fase de sólido p/ líquido t de Planck: separação da gravitação  energia liberada é usada para criar o espaço-tempo 4-D em tGUT: massa e espaço-tempo separam-se  energia liberada para criar partículas

Em tGUT a transição de fase também leva há um estado meta-estável durante um certo t como o super-resfriamento de um líquido... VÁCUO FALSO campo escalar = campo de Higgs comportamento do fator de escala no vácuo falso: radiação onde: = R+ V vácuo falso Se V domina no t= t-tGUT (V >> R): expansão exponencial = INFLAÇÃO

t > t  expansão passa a ser descrita de novo pelo modelo padrão No t: universo expande 1054 vezes expansão ocorre a v > c?! expansão na geometria (E-T) do universo e não da matéria! não há violação da TRG…

Consequências: expansão normal: todo o universo sempre estaria dentro do nosso horizonte agora ou no futuro Inflação: somente uma pequena parte do BB original está dentro no nosso horizonte nosso universo

Após a inflação… Universo de “bolhas” Nosso universo visível é uma “bolha” de um universo maior Outras bolhas não são fisicamente reais, pois estão fora do nosso horizonte (“bolhas teóricas”)  não há comunicação entre elas

Resolução do problema do horizonte: nosso universo é um pequeno pedaço isotrópico de um universo maior todo o pedaço sempre esteve em contato causal antes da época da inflação e agora fim da inflação (vácuo verdadeiro) supondo t ~ 65 tGUT  R~1028 RGUT D própria do horizonte: Em tGUT: DP(tGUT)=2ctGUT~10-24 cm Em t : DP(t)=(R/RGUT)DP(tGUT) ~ 104 cm Hoje : DP(to)=2cto~ 6000 Mpc, supondo R  t1/2 ainda válido p/ radiação Esta região tinha em t : 2ct0(R/R0) ~ 2ct0(t/t0)1/2 ~ 103 cm todo o universo observável hoje estava dentro do horizonte em t < que DP(t)

Resolução do problema da curvatura: inflação = zoom de uma muito pequena seção do universo (deverá ser localmente plano!) supondo t ~ 65 tGUT  R~1028 RGUT  (K=1/R2) K~1056 KGUT p/ 1 o ~ 1 no modelo inflacionário o universo observável resultante é necessariamnete plano