Teoria das cordas

Teoria das cordas

(Parte 1 de 2)

ATeoria de Cordas e a

Unificação das Forças da Natureza

Victor O. Rivelles

In stituto de F´ ısica

Universidade de S˜ ao Paulo rivelles @fm a.if.u sp.br 40 Anos da Socie dade Brasile ir a de Fıs ic a, 02- 03/1 0/2 006

ATeoria de Cordas e a Unifi cac ˜ ao das Forc as da Natureza – p. 1

Revista Brasileira de Física No. 1

ATeoria de Cordas e a Unifi cac ˜ ao das Forc as da Natureza – p. 2

Introdução Ateoria decordas éu ma área de pesquisa e mfísicafunda me ntal.

ATeoria de Cordas e a Unifi cac ˜ ao das Forc as da Natureza – p. 3

Introdução

Ateoria decordas éu ma área de pesquisa e mfísicafunda me ntal.

Esta mo s procurandotestar asteorias dafísica nos seuslimites ma is extre mo s, que são encontrados nos aceleradores de partículas ele me ntares, nos buracos negros e no big bang.

ATeoria de Cordas e a Unifi cac ˜ ao das Forc as da Natureza – p. 3

Introdução

Ateoria decordas éu ma área de pesquisa e mfísicafunda me ntal.

Esta mo s procurandotestar asteorias dafísica nos seuslimites ma is extre mo s, que são encontrados nos aceleradores de partículas ele me ntares, nos buracos negros e no big bang.

Procura mo s descobrir osconstituintes mais básicos da natureza, os áto mo s nosentido de De mó crito, e quais as leis querege m seu co mp orta me nto.

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Introdução

Ateoria decordas éu ma área de pesquisa e mfísicafunda me ntal.

Esta mo s procurandotestar asteorias dafísica nos seuslimites ma is extre mo s, que são encontrados nos aceleradores de partículas ele me ntares, nos buracos negros e no big bang.

Procura mo s descobrir osconstituintes mais básicos da natureza, os áto mo s nosentido de De mó crito, e quais as leis querege m seu co mp orta me nto.

Hoje e m diareconhece- se que a unificac ˜ ao éu mingrediente essencialnessa busca.

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Introdução

Ateoria decordas éu ma área de pesquisa e mfísicafunda me ntal.

Esta mo s procurandotestar asteorias dafísica nos seuslimites ma is extre mo s, que são encontrados nos aceleradores de partículas ele me ntares, nos buracos negros e no big bang.

Procura mo s descobrir osconstituintes mais básicos da natureza, os áto mo s nosentido de De mó crito, e quais as leis querege m seu co mp orta me nto.

Hoje e m diareconhece- se que a unificac ˜ ao éu mingrediente essencialnessa busca.

Noséculo XVII Newton unificou a me cânicaterrestreco m a me cânicaceleste nassuas leis do mo vime nto.

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Introdução

Ateoria decordas éu ma área de pesquisa e mfísicafunda me ntal.

Esta mo s procurandotestar asteorias dafísica nos seuslimites ma is extre mo s, que são encontrados nos aceleradores de partículas ele me ntares, nos buracos negros e no big bang.

Procura mo s descobrir osconstituintes mais básicos da natureza, os áto mo s nosentido de De mó crito, e quais as leis querege m seu co mp orta me nto.

Hoje e m diareconhece- se que a unificac ˜ ao éu mingrediente essencialnessa busca.

Noséculo XVII Newton unificou a me cânicaterrestreco m a me cânicaceleste nassuas leis do mo vime nto.

Noséculo XIX Ma xwellunificou a eletricidade, o ma gnetis mo e a óptica no eletro ma gnetis mo .

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Situação Atual

As partículas ele me ntares conhecidas.

Teoria unificada dasforças eletro ma gnéticas efracas.

Teoria para asforçasfortes

Juntasfor ma m o mo dêlo padrão das partículas ele me ntares.

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Situação Atual

As partículas ele me ntares conhecidas.

Teoria unificada dasforças eletro ma gnéticas efracas.

Teoria para asforçasfortes

Juntasfor ma m o mo dêlo padrão das partículas ele me ntares.

Se melhançaco m atabela periódica dos ele me ntos!!!

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Situação Atual

As partículas ele me ntares conhecidas.

Teoria unificada dasforças eletro ma gnéticas efracas.

Teoria para asforçasfortes

Juntasfor ma m o mo dêlo padrão das partículas ele me ntares.

Se melhançaco m atabela periódica dos ele me ntos!!!

Unificação das 3forças: teorias de grande unificação.

Previsão: o próton é instável.

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Situação Atual

As partículas ele me ntares conhecidas.

Teoria unificada dasforças eletro ma gnéticas efracas.

Teoria para asforçasfortes

Juntasfor ma m o mo dêlo padrão das partículas ele me ntares.

Se melhançaco m atabela periódica dos ele me ntos!!!

Unificação das 3forças: teorias de grande unificação.

Previsão: o próton é instável.

Istocorresponde à4%do conteúdo do universo!!!

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Cos mo logia

Ouniversofoigerado nu m bigbang.

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Cos mo logia

Ouniversofoigerado nu m bigbang.

Não co mpreende mo s o que aconteceu NObigbang, ne m se houve algo antes do bigbang.

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Cos mo logia

Ouniversofoigerado nu m bigbang.

Não co mpreende mo s o que aconteceu NObigbang, ne m se houve algo antes do bigbang.

Não existe u ma teoria quântica para a gravitação.

Não épossívelcontrolar as flutuações quânticas da relatividade geral. Éu ma teoria nãorenor ma lizável.

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Cos mo logia

Ouniversofoigerado nu m bigbang.

Não co mpreende mo s o que aconteceu NObigbang, ne m se houve algo antes do bigbang.

Não existe u ma teoria quântica para a gravitação.

Não épossívelcontrolar as flutuações quânticas da relatividade geral. Éu ma teoria nãorenor ma lizável.

A gravitação (relatividade geral) NÃOestáincluída no mo dêlo padrão das partículas ele me ntares!!!

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Matéria Es cura

Mat´ eria escura não e mite e ne mreflete aluz.

Édetectadasóatravés de efeitos gravitacionais.

As galáxias parece mter muito ma is ma ssa do que aquela que e miteluz.

A ma téria escuraconstituiu 2%doconteúdo do universo!!!

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Bullet Cluster

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En ergia Es cura

Matériaco mu m: 4 %

Matéria escura: 2 % Energia escura: 74 %

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En ergia Es cura

Matériaco mu m: 4 %

Matéria escura: 2 %

Energia escura: 74 % For ma de energiaco m pressão negativa quefaz o universo expandir acelerada me nte.

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En ergia Es cura

Matériaco mu m: 4 %

Matéria escura: 2 %

Energia escura: 74 %

For ma de energiaco m pressão negativa quefaz o universo expandir acelerada me nte. Detectado na expansão desuper- novas distantes.

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En ergia Es cura

Matériaco mu m: 4 %

Matéria escura: 2 %

Energia escura: 74 %

For ma de energiaco m pressão negativa quefaz o universo expandir acelerada me nte.

Detectado na expansão desuper- novas distantes.

Podeser causado por u maconstantecos mológica narelatividade geral. Valor experime ntal 1 0

, m P éa ma ssa de Planck.

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En ergia Es cura

Matériaco mu m: 4 %

Matéria escura: 2 %

Energia escura: 74 %

For ma de energiaco m pressão negativa quefaz o universo expandir acelerada me nte.

Detectado na expansão desuper- novas distantes.

Podeser causado por u maconstantecos mológica narelatividade geral. Valor experime ntal 1 0

, m P éa ma ssa de Planck.

Por outrolado, nateoria quântica deca mp os, ovalor esperado para aconstante cos mo lógica, éde 1 m 4

P . Discrepância por u mfator de 10 constante cos mol´ ogica .

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Teoria de cordas Proposta maisconservadora:teoria de cordas.

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Teoria de cordas

Proposta maisconservadora:teoria de cordas. Assu me que a me cânica quântica erelatividaderestritasãoválidos.

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Teoria de cordas

Proposta maisconservadora:teoria de cordas. Assu me que a me cânica quântica erelatividaderestritasãoválidos.

Assu me que os objetosfunda- me ntais sãoestendidosaoinvés de pontuais: cordas

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Teoria de cordas

Proposta maisconservadora:teoria de cordas. Assu me que a me cânica quântica erelatividaderestritasãoválidos.

Assu me que os objetosfunda- me ntais sãoestendidosaoinvés de pontuais: cordas

As partículas ele me ntares corresponde m aos mo dos devibração quantizados de u ma corda relativísitica.

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Teoria de cordas

Cordas abertas dão orige m aos bósons de gauge.

Cordasfechadas dão orige m a gravitação.

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Teoria de cordas

Hoje e m dia os objetosfunda me ntaisinclue m cordas e me mbranas de diversas dime nsões: p- branas.

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Teoria de Cordas

Ascordas pode minteragir entresi. Pode- sefazer u ma expansão perturbativa

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Consequências Obtém- se u ma teoria da gravitação quântica!

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Consequências

Obtém- se u ma teoria da gravitação quântica! Explica a entropia decertasclasses de buracos negros.

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Consequências

Obtém- se u ma teoria da gravitação quântica!

Explica a entropia decertasclasses de buracos negros. Obtém- se u ma teoria que estende o mo dêlo padrão das partículas ele me ntares!

ATeoria de Cordas e a Unifi cac ˜ ao das Forc as da Natureza – p. 13

Consequências

Obtém- se u ma teoria da gravitação quântica!

Explica a entropia decertasclasses de buracos negros.

Obtém- se u ma teoria que estende o mo dêlo padrão das partículas ele me ntares!

Consistênciarequer a existência de novassime trias: supersimetria. Podeser detectada no LHCe m 2008

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Consequências

Obtém- se u ma teoria da gravitação quântica!

Explica a entropia decertasclasses de buracos negros.

Obtém- se u ma teoria que estende o mo dêlo padrão das partículas ele me ntares!

Consistênciarequer a existência de novassime trias: supersimetria. Podeser detectada no LHCe m 2008

Consistênciarequer a existência de dimens˜ oes extras.

ATeoria de Cordas e a Unifi cac ˜ ao das Forc as da Natureza – p. 13

Consequências

Obtém- se u ma teoria da gravitação quântica!

Explica a entropia decertasclasses de buracos negros.

Obtém- se u ma teoria que estende o mo dêlo padrão das partículas ele me ntares!

Consistênciarequer a existência de novassime trias: supersimetria. Podeser detectada no LHCe m 2008

Consistênciarequer a existência de dimens˜ oes extras.

Adime nsionalidade do espaço-te mp o passou aser algo que deveser deter minado experime ntalme nte!

Experiênciasco m balança de torsão.

LHCpoderia detectar e m 2008.

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Branas

Nosso universo pode ser u ma branaime rsa e m 10dime nsões.

Dime nsões extras grandes: gravitação propaga- se e mtodas as dime nsões.

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Branas

Nosso universo pode ser u ma branaime rsa e m 10dime nsões.

Dime nsões extras grandes: gravitação propaga- se e mtodas as dime nsões.

Duas branas, nu ma a gravitação é forte e noutra éfraca.

Grávitons poderia m ser produzidos no LHC.

ATeoria de Cordas e a Unifi cac ˜ ao das Forc as da Natureza – p. 14

Branas

Nosso universo pode ser u ma branaime rsa e m 10dime nsões.

Dime nsões extras grandes: gravitação propaga- se e mtodas as dime nsões.

Duas branas, nu ma a gravitação é forte e noutra éfraca.

Grávitons poderia m ser produzidos no LHC.

Se a escala de Planckestiver naregião de TeV, o LHCpoderia produzir buracos negros, o que per mitiria estudar a gravitação quântica.

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Buracos negros

Alguns buracos negros pode m ser descritosco mo u ma configuração decordas e branasfraca me nte acoplados.

ATeoria de Cordas e a Unifi cac ˜ ao das Forc as da Natureza – p. 15

Buracos negros

Alguns buracos negros pode m ser descritosco mo u ma configuração decordas e branasfraca me nte acoplados.

Aentropia assim calculadafornece o me s mo valor que a entropia de Bekenstein- Hawking.

ATeoria de Cordas e a Unifi cac ˜ ao das Forc as da Natureza – p. 15

Buracos negros

Alguns buracos negros pode m ser descritosco mo u ma configuração decordas e branasfraca me nte acoplados.

Aentropia assim calculadafornece o me s mo valor que a entropia de Bekenstein- Hawking.

Ma s não existe u ma descrição análoga para o big- bang!

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Dualidade

ATeoria de Cordas e a Unifi cac ˜ ao das Forc as da Natureza – p. 16

Dualidade

Dualidade naconstante de acopla me nto: dualidade S Dualidade na distância: dualidade T

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Dualidade

Dualidade naconstante de acopla me nto: dualidade S

Dualidade na distância: dualidade T Issosignifica que ainda nãoseconhece os graus deliberdadefunda me ntais dateoria!!!

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Correspondência AdS/CFT

Adualidade mais be mconhecida!

AdS: espaço de antide Sitter CFT: confor malfieldtheory

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Correspondência AdS/CFT

Adualidade mais be mconhecida!

AdS: espaço de antide Sitter CFT: confor malfieldtheory

Ateoria decordas nu m backgroundde AdSe m 5dime nsões éequivalente a u ma teoria de gauge confor me no espaço de Minkowskie m 4dime nsões.

ATeoria de Cordas e a Unifi cac ˜ ao das Forc as da Natureza – p. 17

Correspondência AdS/CFT

Adualidade mais be mconhecida!

AdS: espaço de antide Sitter CFT: confor malfieldtheory

Ateoria decordas nu m backgroundde AdSe m 5dime nsões éequivalente a u ma teoria de gauge confor me no espaço de Minkowskie m 4dime nsões.

Éu ma dualidade que envolve aconstante de acopla me nto dateoria de gaugeco m a constante gravitacional.

ATeoria de Cordas e a Unifi cac ˜ ao das Forc as da Natureza – p. 17

Correspondência AdS/CFT

Adualidade mais be mconhecida!

AdS: espaço de antide Sitter CFT: confor malfieldtheory

Ateoria decordas nu m backgroundde AdSe m 5dime nsões éequivalente a u ma teoria de gauge confor me no espaço de Minkowskie m 4dime nsões.

Éu ma dualidade que envolve aconstante de acopla me nto dateoria de gaugeco m a constante gravitacional.

Fornece u ma realização da antiga proposta det’ Hooftque u ma teoria de gauge SU(N) co m N muito grandeseria descrita por u ma teoria decordas.

ATeoria de Cordas e a Unifi cac ˜ ao das Forc as da Natureza – p. 17

Correspondência AdS/CFT

Adualidade mais be mconhecida!

AdS: espaço de antide Sitter CFT: confor malfieldtheory

Ateoria decordas nu m backgroundde AdSe m 5dime nsões éequivalente a u ma teoria de gauge confor me no espaço de Minkowskie m 4dime nsões.

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