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7/31/2019 Teoria das Cordas
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TEORIA DE CORDAS
Victor O. Rivelles
Instituto de FsicaUniversidade de So Paulo
e-mail: rivelles@fma.if.usp.brhttp://www.fma.if.usp.br/~rivelles
Curso de Vero do IFUSP - 13/02/09
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O Modelo Padro das Partculas Elementares
Sabemos que toda matriaque conhecemos composta de tomos.
Os tomos so compostosde um ncleo e eltrons.
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O Modelo Padro das Partculas Elementares
O ncleo composto de prtonse neutrons.
E os prtons e neutrons socompostos de QUARKS!
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O Modelo Padro das Partculas Elementares
A matria interage atravs de foras de interaoFora gravitacional
Fora eletromagnticaFora fraca (ex: decaimento do neutron)Fora forte (ex: foras nucleares)
Forte: 1; EM: 102; Fraca: 105; Gravit.: 1039
As foras fundamentais da Natureza so transportadas por
partculas
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O Modelo Padro das Partculas Elementares
O modelo padro descrito por uma teoriaquntica de campos noqual as partculas soconsideradas comopontuais.
Teoria das foraseletromagnticas e fracas:Teoria Eletrofraca ou deSalam-Weinberg
Teoria para as forasfortes: CromodinmicaQuntica
Juntas formam o ModeloPadro das Partculas
Elementares.
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O Modelo Padro das Partculas Elementares
Organisation Europenne pour laRecherche Nucleaire (CERN)
Large Hadron Collider (LHC) -Tunel de 27 Km de circunfern-
cia
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O Modelo Padro das Partculas Elementares
Organisation Europenne pour laRecherche Nucleaire (CERN)
Large Hadron Collider (LHC) -Tunel de 27 Km de circunfern-
ciaFalta encontrar o Higgs
necessrio estender o modelo padro das partculas
necessrio incluir a fora gravitacional
As partculas descritas pelo modelo padro constituem 4% do
contedo do universo
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O Modelo Cosmolgico Padro
O universo foigerado num big bangque ocorreu a cercade 13.7 bilhes de
anos atrsO universo est emexpanso
Radiao csmicade fundo
temperatura de 2.7 KAbundncia doselementosprimordiais
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O Modelo Cosmolgico Padro
Radiotelescpio O telescpio espacial Hubble
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O Modelo Cosmolgico Padro
O satlite WMAPDiferenas de temperatura de
micro K
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O Modelo Cosmolgico Padro
A Relatividade Geral uma teoria da gravitao relativstica
No h fora gravitacional.
A gravitao devidocurvatura do espao.
A matria causa acurvatura do espao.
A curvatura determina o
movimento da matria.A curvatura determinatodas as propriedadeslocais do espao curvo.
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O Modelo Cosmolgico Padro
Matria comum: 4%
Materia escura 22% produz efeitos gravitacionais
Energia escura 74% expanso acelerada do universoAssimetria matria anti-matria
Constante cosmolgica necessria para explicar a energiaescura: 10120m4p ( mp= 10
19GeV )
Constante cosmolgica predita pela teoria quntica de campos:
1m4pNo existe uma teoria quntica da relatividade geral
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Teoria de Cordas
Os objetos fundamentais no so pontuais mas so extensos: CORDAS
As cordas no possuemestrutura interna
A mecnica quntica no
modificadaA relatividade restrita no modificada
A corda relativstica equntica
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Teoria de Cordas
As partculas elementares correspondem aos modos de vibraoquantizados da corda relativstica
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Teoria de Cordas
Cordas abertas do origem aosbsons de gauge: ftons, W, Z, ...
Descrevem verses mais gerais domodelo padro das partculaselementares
Cordas fechadas do origem agravitao.
Descrevem uma teoria de gravitaoquntica
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Supersimetria
A incluso de frmions leva necessariamente supersimetria
corda supersimtrica = SUPERCORDA
cada bson associamos um companheiro supersimtricoferminico
cada frmion associamos um companheiro supersimtricobosnico
eltron -> seltron; fton -> fotino; quark -> squark; grviton ->gravitino, ...
A supersimetria no se manifesta baixas energias
Pode ser descoberta no LHC
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Dimenses Extras
Consistncia requer a existncia de dimenses extras.
A supercorda vive em 10 dimenses
A dimensionalidade do espao-tempopassou a ser algo que deve serdeterminado experimentalmente!
Experincias com balanas de toro:3D at alguns micrometros.
LHC poderia detectar dimenses extras
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Branas
Hoje em dia os objetos fundamentais incluem cordas e membranas
de diversas dimenses: p-branas. ou D-branas
Cordas abertas esto presas nasD-branas
Condies de contorno de Dirichlet
Superposio de D-branas d origem teorias de gauge
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Branas
Dimenses extras grandesNosso universo poderia ser uma3-brana imersa em 10 dimenses.
O modelo padro das partculaselementares vive na 3-brana
A gravitao propaga-se em todas asdimenses
Randall-Sundrum: 2 branas, numa agravitao forte e noutra fraca.
Se a escala de Planck estiver na regiode TeV, o LHC poderia produzir buracosnegros
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Branas
Alguns tipos de buracos negros podem ser descritos como umaconfigurao de cordas e branas fracamente acoplados.
A entropia assim calculada fornece o mesmo valor que aentropia de Bekenstein-Hawking: S= A/4
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Dualidade
Dualidade na constante de acoplamento: dualidade S
Dualidade na distncia: dualidade T
Isso significa que ainda no se conhecem os graus de liberdadefundamentais da teoria!!!
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Concluses
A teoria de cordas produz uma teoria quntica da gravitao
A teoria de cordas calcula a entropia de buracos negros
uma teoria unificada que contm o modelo padro daspartculas elementares e a gravitao
Preve a existncia de dimenses extras e supersimetria
Fornece alternativas teoria do big bang
As bases tericas ainda no esto completamentecompreendidas
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Mais informaes
O Universo Elegante, B. Greene (Cia. das Letras, 2001)
A Teoria de Cordas e a Unificao das Foras da Natureza, V.O.Rivelles, A Fsica na Escola, Vol. 8, no 1 (maio, 2007) pag. 10
A First Course in String Theory, B. Zwiebach (Cambridge, 2004)
http://www.fma.if.usp.br/~rivelles
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