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União dos Campos e a solução dos problemas da Cosmologia - II

Em 1964, Peter Higgs, descobriu que uma teoria com uma quebra espontânea da simetria permitiria a existência de partículas maciças. A massa surge da interacção entre o campo φ e todos os tipos de partículas. Antes de φ se estabelecer num dos mínimos da sua energia potencial, as partículas saltam ligeiramente desimpedidas. Mas assim que o φ chega a –v ou +v, o campo recém estabelecido exerce resistência a qualquer coisa acoplada a ele. As partículas portadoras de força começam a comportar-se como se tivessem massa diferente de zero, e quaisquer medições da sua massa dependeriam do valor local de φ. Brans-Dicke e higgs propuseram explicar a origem da massa introduzindo um novo campo escalar que interagia com todos os tipos de matéria.

No início dos anos 70, ninguém sugeriu que φBD e φH poderiam ser fisicamente semelhantes.

No final dos anos 70, houve a descoberta da liberdade assintótica em 1973 e a construção das primeiras grandes teoria unificadas (GUTs) em 1973 e 1974.A liberdade assintítica trata-se da diminuição força da interacção quando a energia das partículas aumenta, em vez de aumentar da mesma forma que a maioria das outras forças.

A introdução das GUTs direccionou a atenção para as energias altas. Os físicos perceberam que o potencial de três forças fundamentais - electromagnetismo e forças nucleares fracas e fortes – poderiam convergir à medida que aumentava a energia das partículas. Assim que as energias aumentassem o suficiente, as três forças agiriam como uma única força indiferenciada. Esta unificação ocorreria a uma escala astronómica de cerca de 1024 eléctron-volts. Isto mostra-nos que a energia média das partículas no Universo teria sido extremamente alta nos primórdios da história cósmica.

Em 1979, dois teóricos sugeriram que φBD e φH poderiam ser um único e mesmo campo. Anthony Zee e Lee Smolin combinaram as equações gravitacionais de quebra de simetria de Goldstone-Higgs.

Nesse modelo, a força local da gravidade variava inicialmente ao longo do tempo e do espaço, com G proporcional a 1/ φ2, mas o seu valor constante actual surgia após o campo φ se estabelecer num mínimo do seu potencial de quebra de simetria, que ocorreu nos primeiros momentos do Big Bang. Desta forma Zee e Smolin ofereceram a explicação para o motivo de a força gravitacional ser tão fraca em comparação a outras: quando o campo se estabeleceu no seu estado final, φ=±v, ele ancorou φ nalgum grande valor diferente de zero, levando G a um valor menor.

Em 1980 Zee notou que as teorias cosmológica padrão permaneciam incapazes de responder à uniformidade extraordinária do Universo observável (pelo menos nas escalas maiores). Dicke concluiu que o Big bang também não consegui explicar a planura do Universo, cuja forma poderia em princípio afastar-se bastante da curvatura mínima observada pelos astrónomos. Em 1981, Alan Guth introduziu a cosmologia inflacionário para tratar de ambos os problemas. O modelo de Guth contava com outro campo escalar, modelado segundo o de Higgs: o Inflatão. Este campo ofereceu a força motriz por trás de um período postulado de expansão rápida – inflação – durante os primeiros momentos do Universo.


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10/02/2008

União dos Campos e a solução dos problemas da Cosmologia - II

Em 1964, Peter Higgs, descobriu que uma teoria com uma quebra espontânea da simetria permitiria a existência de partículas maciças. A massa surge da interacção entre o campo φ e todos os tipos de partículas. Antes de φ se estabelecer num dos mínimos da sua energia potencial, as partículas saltam ligeiramente desimpedidas. Mas assim que o φ chega a –v ou +v, o campo recém estabelecido exerce resistência a qualquer coisa acoplada a ele. As partículas portadoras de força começam a comportar-se como se tivessem massa diferente de zero, e quaisquer medições da sua massa dependeriam do valor local de φ. Brans-Dicke e higgs propuseram explicar a origem da massa introduzindo um novo campo escalar que interagia com todos os tipos de matéria.

No início dos anos 70, ninguém sugeriu que φBD e φH poderiam ser fisicamente semelhantes.

No final dos anos 70, houve a descoberta da liberdade assintótica em 1973 e a construção das primeiras grandes teoria unificadas (GUTs) em 1973 e 1974.A liberdade assintítica trata-se da diminuição força da interacção quando a energia das partículas aumenta, em vez de aumentar da mesma forma que a maioria das outras forças.

A introdução das GUTs direccionou a atenção para as energias altas. Os físicos perceberam que o potencial de três forças fundamentais - electromagnetismo e forças nucleares fracas e fortes – poderiam convergir à medida que aumentava a energia das partículas. Assim que as energias aumentassem o suficiente, as três forças agiriam como uma única força indiferenciada. Esta unificação ocorreria a uma escala astronómica de cerca de 1024 eléctron-volts. Isto mostra-nos que a energia média das partículas no Universo teria sido extremamente alta nos primórdios da história cósmica.

Em 1979, dois teóricos sugeriram que φBD e φH poderiam ser um único e mesmo campo. Anthony Zee e Lee Smolin combinaram as equações gravitacionais de quebra de simetria de Goldstone-Higgs.

Nesse modelo, a força local da gravidade variava inicialmente ao longo do tempo e do espaço, com G proporcional a 1/ φ2, mas o seu valor constante actual surgia após o campo φ se estabelecer num mínimo do seu potencial de quebra de simetria, que ocorreu nos primeiros momentos do Big Bang. Desta forma Zee e Smolin ofereceram a explicação para o motivo de a força gravitacional ser tão fraca em comparação a outras: quando o campo se estabeleceu no seu estado final, φ=±v, ele ancorou φ nalgum grande valor diferente de zero, levando G a um valor menor.

Em 1980 Zee notou que as teorias cosmológica padrão permaneciam incapazes de responder à uniformidade extraordinária do Universo observável (pelo menos nas escalas maiores). Dicke concluiu que o Big bang também não consegui explicar a planura do Universo, cuja forma poderia em princípio afastar-se bastante da curvatura mínima observada pelos astrónomos. Em 1981, Alan Guth introduziu a cosmologia inflacionário para tratar de ambos os problemas. O modelo de Guth contava com outro campo escalar, modelado segundo o de Higgs: o Inflatão. Este campo ofereceu a força motriz por trás de um período postulado de expansão rápida – inflação – durante os primeiros momentos do Universo.

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