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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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Matéria
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 7/29
Matéria
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 8/29
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
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
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
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
Forças Fundamentais
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 10/29
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Consequências
Obtém-se uma teoria da gravitação quântica!
A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 26/29
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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/
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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

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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
  • 22. Forças Fundamentais A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 10/29
  • 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
  • 59. Consequências Obtém-se uma teoria da gravitação quântica! A Teoria de Cordas e a Unificac¸ ˜ao das Forc¸as da Natureza – p. 26/29
  • 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