Foras Fundamentais do Universo Do que feito o

Forças Fundamentais do Universo Do que é feito o Universo ? Quais são Forças que existem ? ? ?

Planet as Universo Átomos Partícula Estrela s Galáxi as Molécul

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Forças Peso Normal Força da Gravidade Força de Atrito Força Centrípeta Força Centrifuga Força Elétrica Força Magnética

Forças Fundamentais do Universo Mas quais delas são de fato fundamentais ? ? ?

Mecânica Clássica Lei da Gravitação Universal (Newton) M F = GM 1 MR 2 ² 1 F 1 R 2 R F 2 1 M 2

eoria da Relatividade Geral Espaço-Tempo : (x, y, z, t) M 1 M 2

eoria da Relatividade Geral Gμν = R μν – R g μν + λg μν = 8 π G ⁴ c T μν 2 Constante Cosmológic a Equivalência massaenergia Tensor de Einstein

Forças Fundamentais do Universo Força Elétrica Força Eletromagnética Magnética Atrito

Mecânica Clássica Eletromagnetismo F 2 F 1 1 FR = 2 + R KQ 1 Q 2 R ² F 2 F 1 1 F 1 + 2 2 + F 2 R 1 R

Mecânica Quântica “ A mecânica quântica estuda sistemas físicos cujas dimensões são próximas ou abaixo da escala atômica ”

Mecânica Quântica Dualidade onda-partícula • Einstein : A onda eletromagnética pode ser descrita com pacotes de energia chamados quanta (fótons) e possui propriedades de • partículas. De Broglie : Todo corpúsculo tem um comprimento de onda associado.

Mecânica Quântica Dualidade onda-partícula λ= h p Constante de Planck Momento Comprimento de onda Quanto menor o tamanho, maior o comprimento de onda associado.

Mecânica Quântica Afinal de contas é onda ou é partícula ? ? ?

Mecânica Quântica Frequência E = Fóton hν Onda eletromagnética

Mecânica Quântica Principio Δx Δp > ħ da 2 Incerteza Quanto menor o tamanho, maior o comprimento de onda associado. Maior incerteza da posição x

Mecânica Quântica Considerando o que vimos até agora sobre Eletromagnetismo e Mecânica Quântica, vamos olhar de perto o Átomo começando pelo mais simples, o átomo de Hidrogênio.

Átomo de Hidrogênio - + o

Átomo de Hidrogênio Equação de Schrodinger ^ψ = E H ψ V (R)= KQ 1 Q 2 R

Átomo de Hidrogênio Equação de Schrodinger Resolvendo. . . En = -13, 6 e. V n²

Átomo de Hélio - - + + o o

Átomo de Hélio Equação de Schrodinger V(R) = KQ 1 Q 2 R X E agora ? ? ?

Forças Fundamentais do Universo Força Forte Nuclear Fraca

Mecânica Quântica Como se dá a interação entre as partículas ? ? ?

Teoria Quântica de Campos Partículas Mediadoras Glúo Fóto Bóso (virtuais) ns ns Eletromagnética Forte ns Fraca

Quantum Eletrodynamics Q Carga de Elétrica Cargas positiva e negativa Conceito de Carga e Anticarga

Quantum Chormodynamics Carga de Cor !!! RG BR G B Carga de cor Anticarga de cor

Quantum Chormodynamics QCD Próto g u n u + g g d

Quantum Flavordynamics QFD Partículas elementares classificadas como sabores. Temos 6 sabores de Quarks e 6 Sabores de Léptons

Quantum Flavordynamics QFD Quarks / Carga Quark Up +2 e/ (u) 3 Quark Charm (c) Quark Down (d) Quark Strange (s) -e/3 +2 e/3 Quark Top (t) -e/3 Quark Bottom (b) Antiquark +2 e/ Up 3 (u) Antiquark +2 e/3 Charm (c) Antiquark -e/3 Down (d) Antiquark -e/3 Strange (s) Antiquark Top (t) Antiquark Bottom (b) +2 e/3 -e/3

Quantum Flavordynamics QFD Léptons / Carga Elétron (e -) Neutrino do elétron (νe ) Pósitron (e+) Neutrino do pósitron (νe ) -e 0 Múon (μ-) Neutrino do Múon (νμ) Antimúon (μ+) Neutrino do antimúon (νμ) -e Tau (τ-) 0 Neutrino do Tau (ντ) -e Antitau (τ+) 0 Neutrino do antitau ( ντ) -e 0

Classificação das Partículas Hádro ns Bóson s Bárion s. Méson 3 quarks 2 quarks Quarks/Lépto s ns Fótons, glúons, bóson W+ , bóson W- , bóson Zo e bóson de Higgs

Forças Fundamentais do Universo Forte : Interação das partículas através do Campo de Cores. Partícula Mediadora : Glúon

Forças Fundamentais do Universo Fraca : Mudança de Sabor dos Quarks dos Bárions e Mésons. Partícula Mediadora : Bóson

Forças Fundamentais do Universo O decaimento β é um exemplo que mostra a interação fraca entre as partículas ν no p+ + e- +

u d u u d d W- eν Pr ót o n Nêutr on Forças Fundamentais do Universo

Forças Fundamentais do Universo -39 Força Gravitacional = 10 Força Nuclear Forte Força Eletromagnética = 1% Força Nuclear Forte Força Fraca = 0, 001 % Força Nuclear Forte

Bóson de Higgs O fóton é um bóson sem massa. Porém os bósons W e Z possuem massa. A explicação para esses bósons possuírem massa é que eles estão permanentemente se chocando com alguma partícula. Ou seja, existe um campo o qual as partículas estão sempre interagindo. O Campo de Higgs.

Modelo Padrão de Partículas Elementares

Vácuo O Vácuo é um espaço com absolutamente nada ? ? ?

Vácuo O Vácuo é um espaço com absolutamente nada ? Não ! O Vácuo possui propriedades das interações fundamentais. O Vácuo não é um vazio absoluto.

Universo O que aconteceu nos primeiros instantes do universo ? ? ?

Forte Gravida de Universo Eletromagné tica Unificaç ão Eletrofra ca Grande unificaçã Big Bang o Temperat ura(K) Tempo (s) Fraca 10 -6 -12 10 10 16 10 10 -30 10 22 10 -36 10 -44 10 10 28 10 32

Força de Acoplamento Universo Forte Eletromagnética Fraca -28 ~10 Interação distância

Universo 12 10 K -6 10 (s) g i B g n Ba 12 10 K -4 10 (s) 9 10 K 3 min 4000 K 400000 anos Plasma Formaçã Quarko de Glúon Prótons núcleos átomos e leves neutros Nêutrons

Universo Tudo que vimos até agora representa apenas 4, 9 % do que seria composto do Universo. A Matéria escura constitui 26, 8 % e a Energia escura 68, 3 %.

Perguntas sem Respostas 1. Será possível juntar relatividade geral e mecânica quântica ? 2. O que é Matéria escura ? 3. O que é Energia escura ?