A História do Universo

Transcrição

1 A História do Universo Rubens Marinho Instituto Tecnológico de Aeronáutica ITA VII Encontro de Verão de Física do ITA EVFITA São José dos Campos 16 de fevereiro de 2012

2 Sumário 1 Motivação 2 O Primeiro Minuto do Universo 3 De 300 mil anos até nossos dias 4 Conclusão (ITA/IEFF) EVIFITA VII 2 / 20

3 Motivação Efeito Doppler Edwin Hubble (ITA/IEFF) EVIFITA VII 3 / 20

4 Motivação Efeito Doppler Edwin Hubble Efeito Doppler (ITA/IEFF) EVIFITA VII 3 / 20

5 Motivação Efeito Doppler Edwin Hubble Efeito Doppler pf1.eps (ITA/IEFF) EVIFITA VII 3 / 20

6 Motivação Efeito Doppler Edwin Hubble Efeito Doppler Linhas Espectrais (ITA/IEFF) EVIFITA VII 3 / 20

7 Motivação Efeito Doppler Edwin Hubble Efeito Doppler Linhas Espectrais Experimento com o balão (ITA/IEFF) EVIFITA VII 3 / 20

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9 O Primeiro Minuto do Universo 1 Criação do espaço e tempo 2 Relatividade? 3 Mecânica Quântica? 4 Teoria de Cordas? Era Planck: de 0s a s (ITA/IEFF) EVIFITA VII 5 / 20

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11 O Primeiro Minuto do Universo 1 A gravitação se separa das outras forças 2 As forças nucleares fortes, fracas e o eletromagnetismo permanecem unidas 3 A força fraca é ainda forte e impede que partículas tenham massa Era GUT: de s a s (ITA/IEFF) EVIFITA VII 7 / 20

12 O Primeiro Minuto do Universo Inflação: de s a s 1 Força forte desacopla 2 O Universo cresce vezes! 3 Isto justifica a sua grande uniformidade (ITA/IEFF) EVIFITA VII 8 / 20

13 O Primeiro Minuto do Universo Inflação: de s a s 1 Força forte desacopla 2 O Universo cresce vezes! 3 Isto justifica a sua grande uniformidade (ITA/IEFF) EVIFITA VII 8 / 20

14 O Primeiro Minuto do Universo Era Eletrofraca: de s a s 1 Força nuclear fraca e o eletromagnetismo permanecem unidas 2 Um tipo de matéria escura é sintetizado (áxions) 3 A Matéria aniquila a antimatéria 4 Temos os quarks q, antiquarqs q, elétrons e, pósitrons e +, fótons f, glúons g neutrinos ν, antineutrinos ν e as partículas mediadoras das interações fracas o W +, W e o Z o (ITA/IEFF) EVIFITA VII 9 / 20

15 O Primeiro Minuto do Universo 1 Um outro tipo de matéria escura é criada, o neutralino 2 Todas as 4 forças da natureza estão separadas 3 A energia ainda é muito alta impossibilitando a formação dos prótons p e neutrons n Era do PQG: de s a 10 5 s (ITA/IEFF) EVIFITA VII 10 / 20

16 O Primeiro Minuto do Universo Era dos baryons: de 10 5 s a 1min (ITA/IEFF) EVIFITA VII 11 / 20

17 O Primeiro Minuto do Universo 1 O Universo se resfria permanecendo opaco 2 A energia ainda é muito alta para formar átomos 3 Só os núcleos de 1 H, 2 He e 3 Li e seus isótopos são criados de 1 min a anos (ITA/IEFF) EVIFITA VII 12 / 20

18 De 300 mil anos até nossos dias 1 A temperatura abaixa para 6000 o C 2 Os núcleos existentes conseguem captar os elétrons para formar os átomos de 1 H, 2 He e 3 Li 3 A luz desacopla da matéria e se propaga livremente 4 Universo fica transparente Desacoplamento: anos (ITA/IEFF) EVIFITA VII 13 / 20

19 De 300 mil anos até nossos dias 1 A temperatura abaixa para 6000 o C 2 Os núcleos existentes conseguem captar os elétrons para formar os átomos de 1 H, 2 He e 3 Li 3 A luz desacopla da matéria e se propaga livremente 4 Universo fica transparente 5 Esta é a radiação cósmica de fundo (CMB) de 2,725 K, descoberta por Penzias e Wilson em 1964 Desacoplamento: anos (ITA/IEFF) EVIFITA VII 13 / 20

20 De 300 mil anos até nossos dias Radiação Cósmica de Fundo (CMB) Dados de 14 de julho de 2010 do satélite WMAP (ITA/IEFF) EVIFITA VII 14 / 20

21 De 300 mil anos até nossos dias 1 as Estrelas: até 1 bilhão de anos Durante sua vida as estrelas sintetizam os elementos químicos até o Fe (ITA/IEFF) EVIFITA VII 15 / 20

22 De 300 mil anos até nossos dias 1 as Estrelas: até 1 bilhão de anos Quando elas morrem criam os demais elementos químicos (ITA/IEFF) EVIFITA VII 15 / 20

23 De 300 mil anos até nossos dias Matéria e Energia Escura (ITA/IEFF) EVIFITA VII 16 / 20

24 De 300 mil anos até nossos dias Matéria e Energia Escura (ITA/IEFF) EVIFITA VII 17 / 20

25 De 300 mil anos até nossos dias Composição do Universo Matéria e Energia Escura (ITA/IEFF) EVIFITA VII 18 / 20

26 De 300 mil anos até nossos dias Composição do Universo Matéria e Energia Escura (ITA/IEFF) EVIFITA VII 18 / 20

27 Conclusão Resumo e Conclusão (ITA/IEFF) EVIFITA VII 19 / 20

28 Conclusão obrigado (ITA/IEFF) EVIFITA VII 20 / 20