Big Bang

Aula do curso de "Introdução à cosmologia" para graduação, Prof. Rodrigo Nemmen, IAG USP.

https://rodrigonemmen.com/teaching/introducao-a-cosmologia/

Transcript

1. Rodrigo Nemmen O Big Bang Introdução à Cosmologia
 AGA0416
2. A temperatura do universo primordial: era da radiação 10-12 10-7 0.01 1000.00 108 1013 105 108 1011 1014 1017 t (s) T (K) tMR = 47000 anos T(t) ⇡ 1010 K ✓ t 1 s ◆ 1/2 Era da igualdade matéria-radiação
3. 10-12 10-7 0.01 1000.00 108 1013 105 108 1011 1014 1017 t (s) T (K) tRM = 47000 anos 1010 K minutos 1012 K 10-4 s A temperatura do universo primordial: era da radiação Elétrons livres prótons livres nêutrons livres fótons neutrinos
4. 10-12 10-7 0.01 1000.00 108 1013 105 108 1011 1014 1017 t (s) T (K) tRM = 47000 anos 1012 K 10-4 s 1015 K 10-10 s A temperatura do universo primordial: era da radiação elétrons livres quarks livres fótons neutrinos
5. 10-12 10-7 0.01 1000.00 108 1013 105 108 1011 1014 1017 t (s) T (K) tRM = 47000 anos 1015 K 10-10 s ? ? ? ? estado da matéria desconhecido unificação das forças? inflação? domínio da gravitação quântica A temperatura do universo primordial: era da radiação
6. T (0 s) = ∞ ρ(0 s) = ∞ ∴ singularidade inicial “Big Bang” Necessário teoria de gravitação quântica Leis da física não são mais válidas em t = 0
7. Constantes fundamentais da física erty. We could choose am g: Z; c; e; G; mp; mπ; me; is the reduced Planck’s ver: Burrows & Ostriker 2014 PNAS Astronomical reach of fundamental physics
8. Escala de Planck ~ G ~ G c G c Mecânica quântica Princípio da incerteza Relatividade geral Princípio da equivalência Relatividade restrita Quantização, flutuações quânticas Espaço-tempo curvo Princípio da relatividade E = mc2, eletrodinâmica Escalas microscópicas Escalas macroscópicas Todas escalas
9. Escala de Planck tP = ✓ G~ c5 ◆1/2 ⇠ 10 43 s RP = ✓ G~ c3 ◆1/2 ⇠ 10 35 m mP = ✓ ~c G ◆1/2 ⇠ 2 ⇥ 10 5 g = 1028 eV = consumo anual de uma secadora de roupas
10. Para descrever eventos em escalas menores: Teoria de gravitação quântica Escala de Planck Espaço-tempo sofre flutuações quânticas e deixa de fazer sentido para: x . RP = ✓ G ~ c 3 ◆1/2 ⇠ 10 35 m t . tP = ✓ G~ c5 ◆1/2 ⇠ 10 43 s teoria de cordas / M-theory loop quantum gravity (Wikipedia: Quantum gravity)
11. Leis da Leis da Relatividade Gravitação Q uântica Leis Quânticas Leis Newtonianas As leis físicas que governam o universo Planetas, estrelas, galáxias, aviões, carros, … Espaço e tempo curvos, expansão do universo, buracos negros, GPS, … Flutuações quânticas, lasers, LEDs, energia nuclear, química, … Big bang, singularidades, viagens no tempo (?), escala de Planck, energia escura (?), …
12. The Elegant Universe. Nova / PBS
13. T (10-43 s) ~ 1032 K Conclusão: tmin tratável pela física é o tempo de Planck Natureza do Big Bang e origem do universo: em aberto
14. Github Twitter Web E-mail Bitbucket Facebook Blog figshare rodrigo.nemmen@iag.usp.br http://rodrigonemmen.com @nemmen rsnemmen http://facebook.com/rodrigonemmen nemmen http://astropython.blogspot.com http://bit.ly/2fax2cT