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supergravidade ou gravitação quântica gravitação eletromagnética forte
t < 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)
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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)
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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
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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
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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
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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
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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 ...
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t = 10-35 separação entre a força forte e eletrofraca formação dos quarks e leptons ERA DA INFLAÇÃO
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INFLAÇÃO Modelo do Big-Bang = modelo cosmológico padrão expansão espectro da radiação cósmica de fundo abundâncias dos elementos leves
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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 ….
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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~ 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
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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~
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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.
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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…
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O MODELO INFLACIONÁRIO
Harvey Guth e modificado por Steinhardt e Linde (1981) aplicação de idéias provenientes dos GUTs Vimos que em t tGUT ~ 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
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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
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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
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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…
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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
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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
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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)
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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
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