O documento descreve o método científico, incluindo observação de fenômenos, criação de hipóteses, teste de hipóteses e estabelecimento de leis científicas. Também discute a situação atual das quatro forças fundamentais da natureza e a necessidade de uma teoria unificada que explique todas elas.
Slide aula sobre eletromagnetismo elaborado como atividade avaliativa do curso Licenciatura em Física pela UFAL (Universidade Federal de Alagoas) curso EaD.
A Física de partículas é um ramo da Física que estuda os constituintes elementares da matéria e da radiação, e a interação entre eles e suas aplicações.
Slide aula sobre eletromagnetismo elaborado como atividade avaliativa do curso Licenciatura em Física pela UFAL (Universidade Federal de Alagoas) curso EaD.
A Física de partículas é um ramo da Física que estuda os constituintes elementares da matéria e da radiação, e a interação entre eles e suas aplicações.
Volume 1 – Discussões Interdisciplinares 3. Debates entre ciências humanas exatas e naturais.
Os volumes 2 e 3 são os livros da série:
ORIGEM DO EL NIÑO NO ELETROMAGNETISMO, LA NIÑA.
ORIGEM E QUALIDADES DA MATÉRIA E ENERGIA ESCURA.
O Modelo Matemático do Universo 4 já está incluído nessa obra volume 5.
Existem convicções seguras da origem do mundo por Deus, que o Cosmo é infinito, ou de expansão infindável em matéria e energia, possui ambas em quantidade sem fim, ou, com certeza evolui e chegará nessa condição.
Tem uma razão em existir, e finalidade possível de ser sustentada em Matemática e Física básicas.
Para alcançar essas conclusões nesse livro, o estudo das evidências, análise e combinação lógica de ideias, dados, e a tecnologia astronômica óptica.
Também conhecido como o “Time Lock Puzzle”, o LCS35 é um desafio em forma de criptografia projetado em 1999 pelo pesquisador Ron Rivest, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT). Quando este problema matemático for resolvido, uma cápsula do tempo de chumbo será aberta no MIT.
O puzzle envolve a divisão de um número incrivelmente enorme, por um número que é apenas um pouco menor que o da conta (mas ainda com mais de 600 dígitos).
Ninguém sabe o que está dentro da capsula e, segundo os dados de Rivest, estima-se que levaria cerca de 35 anos para que o enigma seja resolvido. Os interessados ainda terão de esperar para descobrir o que de fato tem na capsula.
Wow! Signal Decoded as Foundations of Theory of EverythingXequeMateShannon
The Wow! signal was a strong narrowband radio signal received on August 15, 1977, by Ohio State University's Big Ear radio telescope in the United States, then used to support the search for extraterrestrial intelligence. The signal appeared to come from the constellation Sagittarius and bore the expected hallmarks of extraterrestrial origin.
Em Matemática, um número normal é um número real cujos algarismos são distribuídos de maneira aleatória no seu desenvolvimento decimal, isto é, os algarismos aparecem todos com a mesma freqüência. Os "algarismos" se referem aos algarismos antes da vírgula e a seqüência infinita de algarismos após a vírgula.
Um algoritmo genético é uma técnica de busca utilizada na ciência da computação para achar soluções aproximadas em problemas de otimização e busca, fundamentado principalmente pelo americano John Henry Holland.
Hamiltonian design in readout from room-temperature Raman atomic memory XequeMateShannon
We present an experimental demonstration of the Hamiltonian manipulation in light-atom interface in Raman-type warm rubidium-87 vapor atomic memory. By adjusting the detuning of the driving beam we varied the relative contributions of the Stokes and anti-Stokes scattering to the process of four-wave mixing which reads out a spatially multimode state of atomic memory. We measured the temporal evolution of the readout fields and the spatial intensity correlations between write-in and readout as a function of detuning with the use of an intensified camera. The correlation maps enabled us to resolve between the anti-Stokes and the Stokes scattering and to quantify their contributions. Our experimental results agree quantitatively with a simple, plane-wave theoretical model we provide. They allow for a simple interpretation of the coaction of the anti-Stokes and the Stokes scattering at the readout stage. The Stokes contribution yields additional, adjustable gain at the readout stage, albeit with inevitable extra noise. Here we provide a simple and useful framework to trace it and the results can be utilized in the existing atomic memories setups. Furthermore, the shown Hamiltonian manipulation offers a broad range of atom-light interfaces readily applicable in current and future quantum protocols with atomic ensembles.
Good cryptography requires good random numbers. This paper evaluates the hardwarebased Intel Random Number Generator (RNG) for use in cryptographic applications.
Almost all cryptographic protocols require the generation and use of secret values that must be unknown to attackers. For example, random number generators are required to generate public/private keypairs for asymmetric (public key) algorithms including RSA, DSA, and Diffie-Hellman. Keys for symmetric and hybrid cryptosystems are also generated randomly. RNGs are also used to create challenges, nonces (salts), padding bytes, and blinding values. The one time pad – the only provably-secure encryption system – uses as much key material as ciphertext and requires that the keystream be generated from a truly random process.
A palavra aleatoriedade exprime quebra de ordem, propósito, causa, ou imprevisibilidade em uma terminologia não científica. Um processo aleatório é o processo repetitivo cujo resultado não descreve um padrão determinístico, mas segue uma distribuição de probabilidade.
Quantum cryptography can, in principle, provide unconditional security guaranteed by the law of physics only. Here, we survey the theory and practice of the subject and highlight some recent developments.
The Security of Practical Quantum Key DistributionXequeMateShannon
Quantum key distribution (QKD) is the first quantum information task to reach the level of mature technology, already fit for commercialization. It aims at the creation of a secret key between authorized partners connected by a quantum channel and a classical authenticated channel. The security of the key can in principle be guaranteed without putting any restriction on the eavesdropper's power.
The first two sections provide a concise up-to-date review of QKD, biased toward the practical side. The rest of the paper presents the essential theoretical tools that have been developed to assess the security of the main experimental platforms (discrete variables, continuous variables and distributed-phase-reference protocols).
Experimental realisation of Shor's quantum factoring algorithm using qubit r...XequeMateShannon
Quantum computational algorithms exploit quantum mechanics to solve problems exponentially faster than the best classical algorithms. Shor's quantum algorithm for fast number factoring is a key example and the prime motivator in the international effort to realise a quantum computer. However, due to the substantial resource requirement, to date, there have been only four small-scale demonstrations. Here we address this resource demand and demonstrate a scalable version of Shor's algorithm in which the n qubit control register is replaced by a single qubit that is recycled n times: the total number of qubits is one third of that required in the standard protocol. Encoding the work register in higher-dimensional states, we implement a two-photon compiled algorithm to factor N=21. The algorithmic output is distinguishable from noise, in contrast to previous demonstrations. These results point to larger-scale implementations of Shor's algorithm by harnessing scalable resource reductions applicable to all physical architectures.
The usual theory of inflation breaks down in eternal inflation. We derive a dual description of eternal inflation in terms of a deformed Euclidean CFT located at the threshold of eternal inflation. The partition function gives the amplitude of different geometries of the threshold surface in the no-boundary state. Its local and global behavior in dual toy models shows that the amplitude is low for surfaces which are not nearly conformal to the round three-sphere and essentially zero for surfaces with negative curvature. Based on this we conjecture that the exit from eternal inflation does not produce an infinite fractal-like multiverse, but is finite and reasonably smooth.
The different faces of mass action in virus assemblyXequeMateShannon
The spontaneous encapsulation of genomic and non-genomic polyanions by coat proteins of simple icosahedral viruses is driven, in the first instance, by electrostatic interactions with polycationic RNA binding domains on these proteins. The efficiency with which the polyanions can be encapsulated in vitro, and presumably also in vivo, must in addition be governed by the loss of translational and mixing entropy associated with co-assembly, at least if this co-assembly constitutes a reversible process. These forms of entropy counteract the impact of attractive interactions between the constituents and hence they counteract complexation. By invoking mass action-type arguments and a simple model describing electrostatic interactions, we show how these forms of entropy might settle the competition between negatively charged polymers of different molecular weights for co-assembly with the coat proteins. In direct competition, mass action turns out to strongly work against the encapsulation of RNAs that are significantly shorter, which is typically the case for non-viral (host) RNAs. We also find that coat proteins favor forming virus particles over nonspecific binding to other proteins in the cytosol even if these are present in vast excess. Our results rationalize a number of recent in vitro co-assembly experiments showing that short polyanions are less effective at attracting virus coat proteins to form virus-like particles than long ones do, even if both are present at equal weight concentrations in the assembly mixture.
A Digital Signature Based on a Conventional Encryption FunctionXequeMateShannon
A new digital signature based only on a conventional encryption function (such as DES) is described which is as secure as the underlying encryption function -- the security does not depend on the difficulty of factoring and the high computational costs of modular arithmetic are avoided. The signature system can sign an unlimited number of messages, and the signature size increases logarithmically as a function of the number of messages signed. Signature size in a ‘typical’ system might range from a few hundred bytes to a few kilobytes, and generation of a signature might require a few hundred to a few thousand computations of the underlying conventional encryption function.
Quantum algorithm for solving linear systems of equationsXequeMateShannon
Solving linear systems of equations is a common problem that arises both on its own and as a subroutine in more complex problems: given a matrix A and a vector b, find a vector x such that Ax=b. We consider the case where one doesn't need to know the solution x itself, but rather an approximation of the expectation value of some operator associated with x, e.g., x'Mx for some matrix M. In this case, when A is sparse, N by N and has condition number kappa, classical algorithms can find x and estimate x'Mx in O(N sqrt(kappa)) time. Here, we exhibit a quantum algorithm for this task that runs in poly(log N, kappa) time, an exponential improvement over the best classical algorithm.
Countermeasures Against High-Order Fault-Injection Attacks on CRT-RSAXequeMateShannon
In this paper we study the existing CRT-RSA countermeasures against fault-injection at-tacks. In an attempt to classify them we get to achieve deep understanding of how they work. We show that the many countermeasures that we study (and their variations) actually share a number of common features, but optimize them in different ways. We also show that there is no conceptual distinction between test-based and infective countermeasures and how either one can be transformed into the other. Furthermore, we show that faults on the code (skipping instructions) can be captured by considering only faults on the data. These intermediate results allow us to improve the state of the art in several ways: (a) we fix an existing and that was known to be broken countermeasure (namely the one from Shamir); (b) we drastically optimize an existing countermeasure (namely the one from Vigilant) which we reduce to 3 tests instead of 9 in its original version, and prove that it resists not only one fault but also an arbitrary number of randomizing faults; (c) we also show how to upgrade countermeasures to resist any given number of faults: given a correct first-order countermeasure, we present a way to design a prov-able high-order countermeasure (for a well-defined and reasonable fault model). Finally, we pave the way for a generic approach against fault attacks for any modular arithmetic computations, and thus for the automatic insertion of countermeasures.
The complexity of promise problems with applications to public-key cryptographyXequeMateShannon
A “promise problem” is a formulation of partial decision problem. Complexity issues about promise problems arise from considerations about cracking problems for public-key cryptosystems. Using a notion of Turing reducibility between promise problems, this paper disproves a conjecture made by Even and Yacobi (1980), that would imply nonexistence of public-key cryptosystems with NP-hard cracking problems. In its place a new conjecture is raised having the same consequence. In addition, the new conjecture implies that NP-complete sets cannot be accepted by Turing machines that have at most one accepting computation for each input word.
The complexity of promise problems with applications to public-key cryptography
A Teoria de Cordas e a Unificação das Forças da Natureza
1. A Teoria de Cordas e a
Unificação das Forças da
Natureza
Victor O. Rivelles
Instituto de F´ısica
Universidade de S˜ao Paulo
rivelles@fma.if.usp.br
http://www.fma.if.usp.br/˜rivelles/
Simp´osio Nacional de Ensino de F´ısica - S˜ao Lu´ız, MA, 30/01/2007
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 1/29
2. O Método Científico
Observação do Fenômeno: É importante que o fenômeno possa ser repetido. Nessa
fase são feitas medidas cuidadosas.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 2/29
3. O Método Científico
Observação do Fenômeno: É importante que o fenômeno possa ser repetido. Nessa
fase são feitas medidas cuidadosas.
Criação de Hipóteses: Imaginam-se explicações para o fenômeno. A procura da
explicação (do porquê) leva, muitas vezes à criação de um Modelo. A hipótese ou
modelo mais simples e elegante é escolhido como provável explicação para o fenômeno
estudado. Um modelo é uma descrição formal de um fenômeno, uma maneira de
entender o fenômeno, que é capaz de fazer predições.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 2/29
4. O Método Científico
Observação do Fenômeno: É importante que o fenômeno possa ser repetido. Nessa
fase são feitas medidas cuidadosas.
Criação de Hipóteses: Imaginam-se explicações para o fenômeno. A procura da
explicação (do porquê) leva, muitas vezes à criação de um Modelo. A hipótese ou
modelo mais simples e elegante é escolhido como provável explicação para o fenômeno
estudado. Um modelo é uma descrição formal de um fenômeno, uma maneira de
entender o fenômeno, que é capaz de fazer predições.
Teste das Hipóteses: A hipótese escolhida deve explicar novas observações e novos
fenômenos. O modelo relacionado à esta hipótese deve ser capaz de fazer previsões
sobre fenômenos que ainda vão ocorrer. Se a hipótese estiver errada, dependendo do
grau de erro, ela deve ser melhorada, parcialmente corrigida ou abandonada (trocada
por outra hipótese).
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 2/29
5. O Método Científico
Observação do Fenômeno: É importante que o fenômeno possa ser repetido. Nessa
fase são feitas medidas cuidadosas.
Criação de Hipóteses: Imaginam-se explicações para o fenômeno. A procura da
explicação (do porquê) leva, muitas vezes à criação de um Modelo. A hipótese ou
modelo mais simples e elegante é escolhido como provável explicação para o fenômeno
estudado. Um modelo é uma descrição formal de um fenômeno, uma maneira de
entender o fenômeno, que é capaz de fazer predições.
Teste das Hipóteses: A hipótese escolhida deve explicar novas observações e novos
fenômenos. O modelo relacionado à esta hipótese deve ser capaz de fazer previsões
sobre fenômenos que ainda vão ocorrer. Se a hipótese estiver errada, dependendo do
grau de erro, ela deve ser melhorada, parcialmente corrigida ou abandonada (trocada
por outra hipótese).
Estabelecimento de uma Lei Científica: Se a hipótese é comprovada pelos testes ela se
torna uma lei científica.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 2/29
6. O Método Científico
Observação do Fenômeno: É importante que o fenômeno possa ser repetido. Nessa
fase são feitas medidas cuidadosas.
Criação de Hipóteses: Imaginam-se explicações para o fenômeno. A procura da
explicação (do porquê) leva, muitas vezes à criação de um Modelo. A hipótese ou
modelo mais simples e elegante é escolhido como provável explicação para o fenômeno
estudado. Um modelo é uma descrição formal de um fenômeno, uma maneira de
entender o fenômeno, que é capaz de fazer predições.
Teste das Hipóteses: A hipótese escolhida deve explicar novas observações e novos
fenômenos. O modelo relacionado à esta hipótese deve ser capaz de fazer previsões
sobre fenômenos que ainda vão ocorrer. Se a hipótese estiver errada, dependendo do
grau de erro, ela deve ser melhorada, parcialmente corrigida ou abandonada (trocada
por outra hipótese).
Estabelecimento de uma Lei Científica: Se a hipótese é comprovada pelos testes ela se
torna uma lei científica.
Criação de uma Teoria: Uma teoria é um conjunto de leis que explica um mesmo
fenômeno ou alguns fenômenos relacionados entre si e que já foi testada e comprovada
em um grande número de experiências.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 2/29
7. O que é unificar?
Reducionismo na ciência: explicar o maior número possível de fenômenos com o menor
número possível de hipóteses.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 3/29
8. O que é unificar?
Reducionismo na ciência: explicar o maior número possível de fenômenos com o menor
número possível de hipóteses.
Aristóteles: movimento nos céus é dife-
rente do movimento na Terra.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 3/29
9. O que é unificar?
Reducionismo na ciência: explicar o maior número possível de fenômenos com o menor
número possível de hipóteses.
Aristóteles: movimento nos céus é dife-
rente do movimento na Terra.
Kepler, Galileo e Newton: unificaram o
movimento dos corpos celestes e ter-
restres nas LEIS DE MOVIMENTO DE
NEWTON
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 3/29
10. O que é unificar?
Fenômenos elétricos e magnéticos têm naturezas diferentes.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 4/29
11. O que é unificar?
Fenômenos elétricos e magnéticos têm naturezas diferentes.
Faraday e Maxwell: unificaram o campo
elétrico e magnético na TEORIA ELE-
TROMAGNÉTICA
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 4/29
12. Teorias unificadas
Hoje em dia reconhece-se que a unificac¸ ˜ao é um ingrediente essencial na compreensão
dos objetos fundamentais que encontramos na Natureza
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 5/29
13. Teorias unificadas
Hoje em dia reconhece-se que a unificac¸ ˜ao é um ingrediente essencial na compreensão
dos objetos fundamentais que encontramos na Natureza
Sabemos que toda matéria que
conhecemos é composta de
átomos.
Os átomos são compostos de um
núcleo e elétrons.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 5/29
14. Teorias Unificadas
O núcleo é composto de prótons e neu-
trons.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 6/29
15. Teorias Unificadas
O núcleo é composto de prótons e neu-
trons.
E os prótons e neutrons são compostos
de QUARKS!
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 6/29
16. Matéria
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 7/29
17. Matéria
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 8/29
18. Forças Fundamentais
A matéria interage através de forças de interação
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 9/29
19. Forças Fundamentais
A matéria interage através de forças de interação
Existem 4 forças fundamentais na Natureza:
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 9/29
20. Forças Fundamentais
A matéria interage através de forças de interação
Existem 4 forças fundamentais na Natureza:
Força gravitacional
Força eletromagnética
Força fraca (ex: decaimento β do neutron)
Força forte (ex: forças nucleares)
Forte: 1; EM: 10−2; Fraca: 10−5; Gravit.: 10−39
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 9/29
21. Forças Fundamentais
A matéria interage através de forças de interação
Existem 4 forças fundamentais na Natureza:
Força gravitacional
Força eletromagnética
Força fraca (ex: decaimento β do neutron)
Força forte (ex: forças nucleares)
Forte: 1; EM: 10−2; Fraca: 10−5; Gravit.: 10−39
As forças fundamentais da Natureza são transportadas
por partículas
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 9/29
23. Situação Atual
As partículas elementares são
descritas por uma teoria quântica
de campos no qual as partículas
são tratadas como pontos.
Teoria unificada das forças
eletromagnéticas e fracas: Teoria
Eletrofraca ou de Salam-Weinberg
Teoria para as forças fortes:
Cromodinâmica Quântica
Juntas formam o Modêlo Padrão
das Partículas Elementares.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 11/29
24. Situação Atual
As partículas elementares são
descritas por uma teoria quântica
de campos no qual as partículas
são tratadas como pontos.
Teoria unificada das forças
eletromagnéticas e fracas: Teoria
Eletrofraca ou de Salam-Weinberg
Teoria para as forças fortes:
Cromodinâmica Quântica
Juntas formam o Modêlo Padrão
das Partículas Elementares.
Unificação das 3 forças: teorias de
grande unificação.
Previsão: o próton é instável: 1031
anos
Experimentos foram realizados e
NÃO foi detectado o decaimento do
próton!
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 11/29
25. LHC - CERN
Organisation Européenne pour la
Recherche Nucléaire (CERN)
Large Hadron Collider (LHC) - Tunel de
27 Km de circunferência à 100 m de
profundidade.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 12/29
26. LHC - CERN
Organisation Européenne pour la
Recherche Nucléaire (CERN)
Large Hadron Collider (LHC) - Tunel de
27 Km de circunferência à 100 m de
profundidade.
Recentemente descobriu-se que as partículas do modêlo padrão
correspondem à apenas 4% do conteúdo do universo!!!
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 12/29
27. LHC - CERN
Organisation Européenne pour la
Recherche Nucléaire (CERN)
Large Hadron Collider (LHC) - Tunel de
27 Km de circunferência à 100 m de
profundidade.
Recentemente descobriu-se que as partículas do modêlo padrão
correspondem à apenas 4% do conteúdo do universo!!!
Tal informação veio de outra área: COSMOLOGIA !!!
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 12/29
28. Gravitação Newtoniana
A força gravitacional Newtoniana propaga-se instantâneamente.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 13/29
29. Gravitação Newtoniana
A força gravitacional Newtoniana propaga-se instantâneamente.
Está em contradição com a relatividade restrita!
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 13/29
30. Gravitação Newtoniana
A força gravitacional Newtoniana propaga-se instantâneamente.
Está em contradição com a relatividade restrita!
Einstein demorou 10 anos para compatibilizar a relatividade restrita
com a gravitação.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 13/29
31. Gravitação Newtoniana
A força gravitacional Newtoniana propaga-se instantâneamente.
Está em contradição com a relatividade restrita!
Einstein demorou 10 anos para compatibilizar a relatividade restrita
com a gravitação.
E o resultado é:
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 13/29
32. Relatividade Geral
A Relatividade Geral é uma teoria da gravitação relativística
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 14/29
33. Relatividade Geral
A Relatividade Geral é uma teoria da gravitação relativística
Não há força gravitacional.
A gravitação devido à curvatura do
espaço.
Matéria causa a curvatura do
espaço.
A curvatura determina o movimento
da matéria.
A curvatura determina todas as pro-
priedades locais do espaço curvo.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 14/29
34. Cosmologia
A relatividade geral permite
descrever a história do
próprio Universo:
Cosmologia.
Prevê que o Universo está
em expansão!
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 15/29
35. Cosmologia
A relatividade geral permite
descrever a história do
próprio Universo:
Cosmologia.
Prevê que o Universo está
em expansão!
Na época em que a relatividade geral foi descoberta acreditava-se
que o Universo era estático!
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 15/29
36. Cosmologia
A relatividade geral permite
descrever a história do
próprio Universo:
Cosmologia.
Prevê que o Universo está
em expansão!
Na época em que a relatividade geral foi descoberta acreditava-se
que o Universo era estático!
Einstein modifica suas equações para obter um universo estático e
para isso introduz a constante cosmológica!
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 15/29
37. Cosmologia
A relatividade geral permite
descrever a história do
próprio Universo:
Cosmologia.
Prevê que o Universo está
em expansão!
Na época em que a relatividade geral foi descoberta acreditava-se
que o Universo era estático!
Einstein modifica suas equações para obter um universo estático e
para isso introduz a constante cosmológica!
Depois de alguns anos Hubble descobriu que as galáxias estão se
afastando de nós e portanto o Universo está em expansão!
Einstein afirma que cometeu o maior erro de sua vida!
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 15/29
38. Cosmologia
O universo foi gerado num
big bang que ocorreu a
cerca de 13.7 bilhões de
anos atrás.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 16/29
39. Cosmologia
O universo foi gerado num
big bang que ocorreu a
cerca de 13.7 bilhões de
anos atrás.
Não compreendemos o que
aconteceu NO big bang,
nem se houve algo antes
do big bang.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 16/29
40. Cosmologia
O universo foi gerado num
big bang que ocorreu a
cerca de 13.7 bilhões de
anos atrás.
Não compreendemos o que
aconteceu NO big bang,
nem se houve algo antes
do big bang.
Não existe uma teoria
quântica para a gravitação.
Não é possível controlar as
flutuações quânticas da
relatividade geral. É uma
teoria não renormalizável.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 16/29
41. Cosmologia
O universo foi gerado num
big bang que ocorreu a
cerca de 13.7 bilhões de
anos atrás.
Não compreendemos o que
aconteceu NO big bang,
nem se houve algo antes
do big bang.
Não existe uma teoria
quântica para a gravitação.
Não é possível controlar as
flutuações quânticas da
relatividade geral. É uma
teoria não renormalizável.
A gravitação (relatividade
geral) NÃO está incluída no
modêlo padrão das partícu-
las elementares!!!
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 16/29
42. A matéria descrita pelo modelo padrão das partículas elementares
corresponde à apenas 4% do conteúdo do Universo.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 17/29
43. A matéria descrita pelo modelo padrão das partículas elementares
corresponde à apenas 4% do conteúdo do Universo.
Do que é constituído o restante do Universo?
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 17/29
44. Matéria Escura
Mat´eria escura não emite
e nem reflete a luz.
É detectada só através de
efeitos gravitacionais.
As galáxias parecem ter
muito mais massa do que
aquela que emite luz.
A matéria escura constituiu
22% do conteúdo do
universo!!!
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 18/29
45. Bullet Cluster
Colisão de dois aglomerados de galáxias. Colisão do gás em vermelho e a matéria escura
em azul.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 19/29
46. Energia Escura
Matéria comum: 4 %
Matéria escura: 22 %
Energia escura: 74 %
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 20/29
47. Energia Escura
Matéria comum: 4 %
Matéria escura: 22 %
Energia escura: 74 %
Forma de energia com pressão negativa que faz o universo expandir aceleradamente.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 20/29
48. Energia Escura
Matéria comum: 4 %
Matéria escura: 22 %
Energia escura: 74 %
Forma de energia com pressão negativa que faz o universo expandir aceleradamente.
Detectado na expansão de super-novas distantes.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 20/29
49. Energia Escura
Matéria comum: 4 %
Matéria escura: 22 %
Energia escura: 74 %
Forma de energia com pressão negativa que faz o universo expandir aceleradamente.
Detectado na expansão de super-novas distantes.
Pode ser causado por uma constante cosmológica na relatividade geral. Valor
experimental 10−120m4
P , mP é a massa de Planck.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 20/29
50. Energia Escura
Matéria comum: 4 %
Matéria escura: 22 %
Energia escura: 74 %
Forma de energia com pressão negativa que faz o universo expandir aceleradamente.
Detectado na expansão de super-novas distantes.
Pode ser causado por uma constante cosmológica na relatividade geral. Valor
experimental 10−120m4
P , mP é a massa de Planck.
Por outro lado, na teoria quântica de campos, o valor esperado para a constante
cosmológica, é de 1m4
P . Discrepância por um fator de 10120
!!! Problema da
constante cosmol´ogica.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 20/29
51. WMAP
Satélite sucessor do COBE: prêmio
Nobel de 2006
Mede diferenças de temperatura da
radiação cósmica de fundo da ordem de
micro Kelvin!
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 21/29
52. Teoria de cordas
Proposta mais conservadora: teoria de cordas.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 22/29
53. Teoria de cordas
Proposta mais conservadora: teoria de cordas.
Assume que a mecânica quântica e a relatividade restrita são válidas.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 22/29
54. Teoria de cordas
Proposta mais conservadora: teoria de cordas.
Assume que a mecânica quântica e a relatividade restrita são válidas.
Assume que os objetos funda-
mentais são estendidos ao invés
de pontuais: CORDAS.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 22/29
55. Teoria de cordas
Proposta mais conservadora: teoria de cordas.
Assume que a mecânica quântica e a relatividade restrita são válidas.
Assume que os objetos funda-
mentais são estendidos ao invés
de pontuais: CORDAS.
As partículas elementares cor-
respondem aos modos de vibra-
ção quantizados de uma corda
relativísitica.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 22/29
56. Teoria de cordas
Cordas abertas dão origem aos
bósons de gauge.
Cordas fechadas dão origem a
gravitação.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 23/29
57. Teoria de cordas
Hoje em dia os objetos fundamentais in-
cluem cordas e membranas de diversas
dimensões: p-branas.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 24/29
58. Teoria de Cordas
As cordas podem interagir entre si.
Pode-se fazer uma expansão perturbativa
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 25/29
60. Consequências
Obtém-se uma teoria da gravitação quântica!
Explica a entropia de certas classes de buracos negros.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 26/29
61. Consequências
Obtém-se uma teoria da gravitação quântica!
Explica a entropia de certas classes de buracos negros.
Obtém-se uma teoria que estende o modêlo padrão das partículas elementares !
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 26/29
62. Consequências
Obtém-se uma teoria da gravitação quântica!
Explica a entropia de certas classes de buracos negros.
Obtém-se uma teoria que estende o modêlo padrão das partículas elementares !
Consistência requer a existência de novas simetrias: supersimetria. Pode ser
detectada no LHC em 2008
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 26/29
63. Consequências
Obtém-se uma teoria da gravitação quântica!
Explica a entropia de certas classes de buracos negros.
Obtém-se uma teoria que estende o modêlo padrão das partículas elementares !
Consistência requer a existência de novas simetrias: supersimetria. Pode ser
detectada no LHC em 2008
Consistência requer a existência de dimens˜oes extras.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 26/29
64. Consequências
Obtém-se uma teoria da gravitação quântica!
Explica a entropia de certas classes de buracos negros.
Obtém-se uma teoria que estende o modêlo padrão das partículas elementares !
Consistência requer a existência de novas simetrias: supersimetria. Pode ser
detectada no LHC em 2008
Consistência requer a existência de dimens˜oes extras.
A dimensionalidade do
espaço-tempo passou a ser algo
que deve ser determinado
experimentalmente!
Experiências com balança de
torção: < 44 micrometros.
LHC podererá detecta-las em 2008.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 26/29
65. Branas
Nosso universo pode ser uma
brana imersa em 10 dimensões.
Dimensões extras grandes: gravita-
ção propaga-se em todas as dimen-
sões.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 27/29
66. Branas
Nosso universo pode ser uma
brana imersa em 10 dimensões.
Dimensões extras grandes: gravita-
ção propaga-se em todas as dimen-
sões.
Duas branas, numa a gravitação é
forte e noutra é fraca.
Grávitons poderiam ser produzidos
no LHC.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 27/29
67. Branas
Nosso universo pode ser uma
brana imersa em 10 dimensões.
Dimensões extras grandes: gravita-
ção propaga-se em todas as dimen-
sões.
Duas branas, numa a gravitação é
forte e noutra é fraca.
Grávitons poderiam ser produzidos
no LHC.
Se a escala de Planck estiver na região de TeV, o LHC poderia produzir buracos negros, o
que permitiria estudar a gravitação quântica.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 27/29
68. Buracos negros
Alguns buracos negros podem ser descritos como uma configuração de cordas e
branas fracamente acoplados.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 28/29
69. Buracos negros
Alguns buracos negros podem ser descritos como uma configuração de cordas e
branas fracamente acoplados.
A entropia assim calculada fornece o mesmo valor que a entropia de
Bekenstein-Hawking.
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 28/29
70. Buracos negros
Alguns buracos negros podem ser descritos como uma configuração de cordas e
branas fracamente acoplados.
A entropia assim calculada fornece o mesmo valor que a entropia de
Bekenstein-Hawking.
Mas não existe uma descrição análoga para o big-bang!
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 28/29
71. Mais informações
O Discreto Charme das Partículas Elementares, M.C.Batoni Abdalla, (UNESP, 2004)
O Universo Numa Casca de Noz, S. Hawking (Mandarim, 2001)
O Universo Elegante, B. Greene (Cia. das Letras, 2001)
A Dança do Universo, M. Gleiser (Cia. das Letras, 1997)
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 29/29
72. Mais informações
O Discreto Charme das Partículas Elementares, M.C.Batoni Abdalla, (UNESP, 2004)
O Universo Numa Casca de Noz, S. Hawking (Mandarim, 2001)
O Universo Elegante, B. Greene (Cia. das Letras, 2001)
A Dança do Universo, M. Gleiser (Cia. das Letras, 1997)
Wikipedia, The Free Encyclopedia, http://en.wikipedia/wiki/Main_Page
Wikipedia, A Enciclopédia Livre, http://pt.wikipedia/wiki/Página_Principal
New Scientist, http://www.newscientist.com/news.ns
Jornal da Ciência, http://www.jornaldaciencia.org.br/index2.jsp
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 29/29
73. Mais informações
O Discreto Charme das Partículas Elementares, M.C.Batoni Abdalla, (UNESP, 2004)
O Universo Numa Casca de Noz, S. Hawking (Mandarim, 2001)
O Universo Elegante, B. Greene (Cia. das Letras, 2001)
A Dança do Universo, M. Gleiser (Cia. das Letras, 1997)
Wikipedia, The Free Encyclopedia, http://en.wikipedia/wiki/Main_Page
Wikipedia, A Enciclopédia Livre, http://pt.wikipedia/wiki/Página_Principal
New Scientist, http://www.newscientist.com/news.ns
Jornal da Ciência, http://www.jornaldaciencia.org.br/index2.jsp
http://www.fma.if.usp.br/˜rivelles/
http://rivelles.blogspot.com
A Teoria de Cordas e a Unificação das Forças da Natureza, V.O. Rivelles, a ser
publicado em A Física na Escola
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 29/29