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Milton Brás Costa
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1 Odylio Denys Aguiar Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais Grupo Gráviton Universidade Federal do Pará Belém, 19 de Novembro de 2007

2 n 1687 Newton formulou a Lei da Gravitação. n Dois séculos de discução sobre a velocidade de propagação da força gravitacional. n 1887 Hertz demonstrou experimentalmente a existência da onda eletromagnética. n 1893 Heaviside sugeriu que a força da gravidade se propagava à velocidade da luz (idem Lorentz,, em 1900, e Poincaré,, em 1905). n Faltava a prova matemática disso.

n 1887 Hertz demonstrou experimentalmente a existência da onda eletromagnética.

3 ! n Einstein propõem,, em sua Teoria da Relatividade Especial, que o espaço não é independente do tempo, mas, ao contrário, está conectado a ele, formando um todo chamado de espaço-tempo tempo. n Einstein propõem,, em sua Teoria da Relatividade Geral,, que os corpos com massa se atraem porque deformam a geometria do espaço- tempo em volta e entre eles.

6 n Einstein provou matematicamente,, a partir da sua Teoria da Relatividade Geral,, que ondas gravitacionais deveriam existir. n Essas ondas gravitacionais, causadas por movimentos acelerados de massas, seriam distorções no espaço-tempo que estariam viajando no Universo com a velocidade da luz.

n Essas ondas gravitacionais, causadas por movimentos acelerados de massas,

7 Duas polarizações + e x h + h x e y L L+ L e z e x Deformação sobre um Anel " #$#"%% & ' ( &% ) ' ( ' *$(

9 +, - +./

10 0.1 %) + '

11 Interferômetro laser laser Cilindro Ressonante Esfera Ressonante

12 % ' ) n Após meio século de debate teórico e mais de quatro décadas de busca observacional, ainda não ocorreu a confirmação de uma detecção direta. n Uma boa evidência (observação indireta): PSR (Taylor & Hulse 1974) (Sistema de duas estrelas de neutrons com período de 7h45min, em que uma delas é um Pulsar)

n Uma boa evidência (observação indireta): PSR 1913+16 (Taylor & Hulse 1974)

13 ), 2 /

16 3 14 Explosões de estrelas dando origem a estrelas de nêutrons e buracos negros em supernovas, Sistemas com duas dessas estrelas, Estrelas de nêutrons em rotação ou vibração, Buracos negros em vibração, O Big Bang, Fenômenos ainda não conhecidos.

dessas estrelas, Estrelas de nêutrons em rotação ou vibração,

17 n n!"# $"% n &'() "# $"* +"# "# + n,-,- $. / 0. ).),,, Possibilidade de detecção

20 Joseph Weber 1 a geração Cilíndrico ~ temp. ambiente h ~ 10-15

21 LSU (ALLEGRO) 2 a geração Cilíndrico o C h ~ 5 x

22 Explorer Zwitserland Auriga, Italie Allegro, USA Nautilus, Italie Niobe Australie

23 5 6 # ótima direção e polarização espelho refletor foto detector espelho semi-transparente laser separador de feixe

24 GEO600 Alemanha VIRGO, Itália 3 km LIGO, USA 2x4 km, 1x2km TAMA300, Japão AIGO, Austrália

25 3 5 6 # 7

26 #55 5 6! LISA

27 ). ) 0,2 ) Projeto GRÁVITON (Brasil) 1991

28 Mario Schenberg, Brasil Sfera, Itália MiniGRAIL Holanda

29 Mario SCHENBERG (Brasil)

31 A COLABORAÇÃO SCHENBERG OD Aguiar (1), MES Alves (1), JJ Barroso (1), DFA Bessada (1), CSS Brandão (1), PJ Castro (1), CA Costa (1,2), JCN de Araujo (1), EFD Evangelista (1), OD Miranda (1), ES Pereira (1), SR Furtado (1), MA Remy (1), J Weber (1), N F. Oliveira Jr (2), R Opher (2), E Abdalla (2), EM de Gouveia Dal Pino (2), Xavier Gratens (2), S T de Souza (2), T M A Maffei (2), RM Marinho Jr (3), W de Paula (3), C Stellati (3), KMF Costa (3), CH Lenzi (3), HAB de Araujo (3), GL Pimentel (3), C Frajuca (4), NS Magalhães (4), FS Bortoli (4), AC Fauth (5), A Saa (5), SR Oliveira (5), GF Marranghello (6), EC de Rey Neto (7), LA Andrade (8), G Frossati (9), A de Waard (9), M E Tobar (10). 1. INPE Divisão de Astrofísica, São José dos Campos, SP, Brazil, 2. Universidade de São Paulo, Instituto de Física, São Paulo, SP, Brazil, 3. Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos, SP, Brazil, 4. Centro Federal de Ensino Tecnológico de São Paulo, São Paulo, SP, Brazil, 5. Universidade de Campinas, Instituto de Física, Campinas, SP, Brazil, 6. Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, RS, Brazil, 7. FATEC, São Paulo, SP, Brazil 8. Instituto de Aeronáutica e Espaço, São José dos Campos, SP, Brazil, 9. Leiden University, Kammerlingh Onnes Laboratory, Leiden, The Netherlands 10. University of Western Australia, Perth, Australia

43 287 kg, 53 g and 10 mg ganho de amplitude ~ 5300

46 The three initial transducers: Q e ~ 10 4

51 Nós estamos desenvolvendo osciladores de safira, os quais vão substituir os atuais que estamos utilizando com melhor desempenho em ruído de fase e estabilidade em freqüência.

54 0 %& ' x = M m 2 X 2 Since the Stanford pioneering work of Paik in the 70 s, cryogenic resonant-mass gravitational wave detectors use resonant transducers, which have the effect of increasing both the detector sensitivity and bandwidth. Ho Jung Paik X x

55 287 kg is the effective mass for each sphere quadrupole mode; 5 x 287 kg = 1435 kg > 1150 kg = M sphere 287 kg, 53 g and 10 mg amplitude gain ~ 5300

58 Espectro Gravitacional (uma nova janela para se observar o universo) MiniGRAIL Holanda? NASA

59 Astronomia de Ondas Gravitacionais Vai abrir uma 8, 2 /

60 3 14 Explosões de estrelas dando origem a estrelas de nêutrons e buracos negros em supernovas, Sistemas com duas dessas estrelas, Estrelas de nêutrons em rotação ou vibração, Buracos negros em vibração, O Big Bang, Fenômenos ainda não conhecidos.

62 Eventos exóticos, previstos pela astrofísica, que poderão ser confirmados, quando a astronomia de ondas gravitacionais se tornar uma realidade: - binárias formadas por mini-buracos negros que se formaram no Big Bang (MACHOS?), - cordas cósmicas, - bolhas cósmicas, - estrelas de bósons, - estrelas de quarks (estranhas).

63 $" 3

64 +. 2 TIME LIFE

65 TIME LIFE

66 Scientific American Brasil

67 LISA Scientific American Brasil

68 Além dos eventos exóticos devemos considerar os eventos desconhecidos da ciência. São os eventos que ainda nem sequer foram previstos. MACHOS, por exemplo, podem ser compostos de matéria escura não bariônica, de origem desconhecida. Eles poderiam existir na forma de mini-buracos negros ou na forma de estrelas de matéria escura (DMS), cujas propriedades ainda não podemos prever. Não só fontes astrofísicas ou cosmológicas desconhecidas de ondas gravitacionais podem existir, mas também fenômenos físicos desconhecidos podem estar ocorrendo. Se a natureza tiver mais dimensões do que as quatro do espaço-tempo e se a gravidade tiver trânsito em todos essas dimensões, efeitos especiais na intensidade, propagação e polarização das ondas gravitacionais podem ocorrer, diferentes dos previstos pela Relatividade Geral. O estudo desses efeitos nas ondas gravitacionais seria, portanto, uma ferramenta para investigar as dimensões extra do universo e formular um teoria de gravitação quântica auto consistente. Finalmente, a astronomia de ondas gravitacionais poderá nos fornecer, como mencionamos, informações sobre a cosmologia do universo.

69 Stephen Hawking

70 TIME LIFE

71 Aplicações práticas das Teorias de Einstein sobre: o movimento browniano (1905), o efeito fotoelétrico (1905), a relatividade especial (1905), a relatividade geral (1915), a emissão estimulada da luz (1917).

72 Ano Invento Inventor País 1839 Efeito Fotoelétrico E. Becquerel França 1935 Tubos fotomultiplicadores Zworykin, Morton & Malter USA 1937 Xerografia Chester Carlson USA 1953 MASER C.H. Townes, etc N.G. Sasov, etc USA URSS 1956 Emissão de infravermelho por semicondutores de GaAs R. Braunstein USA 1958 LASER A.L. Schalow e C.H. Townes USA 1960 LED - diodo emissor de luz J.W. Allen e B.E. Gibbone Inglaterra 1962 LASER Semicondutor (GaAs) R.N/ Hall, J.D. Kingsley e outros USA 1962 Primeiro LED prático N. Holonyak USA 1976 Calculadora solar Teal Photon CD Player Sony Japão

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