Realidade e Natureza na visão das teorias físicas contemporâneas
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“2015 2015 - Ano Ano Int’l Int’l da Luz” da Luz” “O Visível “O Visível - O Escuro do Universo O Escuro do Universo e A Dialética Real A Dialética Real – Natural” Natural” J. A. J. A. Helayël Helayël-Neto Neto “5’a & Ciência” “5’a & Ciência” – IF IF - UFF UFF
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““2015 2015 -- Ano Ano Int’lInt’l da Luz”da Luz”
“O Visível “O Visível -- O Escuro do Universo O Escuro do Universo
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A Dialética Real A Dialética Real –– Natural”Natural”
J. A. J. A. HelayëlHelayël--NetoNeto
“5’a & Ciência” “5’a & Ciência” –– IF IF -- UFFUFF
Recorrências de 2015: por que a Recorrências de 2015: por que a LuzLuz??
• 1015 – Al Haytham (Al Hazen)
Kitaab al-Manazyr (Livro de Ótica)
• 1815 – Fresnel
Luz como fenômeno ondulatório
• 1865 – Maxwell
Teoria Eletromagnética
Recorrências de 2015: por que a Recorrências de 2015: por que a LuzLuz??
• 1905 – Teoria da Relatividade Especial
Velocidade da luz, c.
Nova concepção: espaço – tempo.
• 1915 - Teoria da Relatividade Geral
Nova concepção do que é a gravitação.
Recorrências de 2015: por que a Recorrências de 2015: por que a LuzLuz??
• 1965 – Radiação cósmica de fundo
Micro-ondas e Temperatura do Universo: 2.3 K
• 1965 - Luz em fibras óticas
Para a Para a ФФ: o que é o : o que é o UniversoUniverso hojehoje??
13 bilhões e 700 milhões de anos
Matéria atômica formada após 400 mil anos
Hidrogênio, Hélio, Lítio (núcleossíntese)
Estrelas
Síntese de metais nas estrelas
Galáxias
Aglomerados de galáxias.
Para a Para a ФФ: o que é o : o que é o UniversoUniverso hojehoje??
PLANCK PLANCK –– DEZ 2014DEZ 2014
• 70% energia (ainda não compreendida)
ENERGIA ESCURA
Responsável por expansão acelerada e
repulsão gravitacional
• 26% matéria ainda não identificada
MATÉRIA ESCURA (outra forma de matéria)
• 4% matéria nuclear e visível.
O que são as Interações Fundamentais?
(Em que medida uma interação é fundamental?)
Gravidade
Eletromagnetismo
Força Nuclear Forte
Força Nuclear Fraca
5a Força?
Energia ~ Comprimento ~ Tempo: como diferem?
O que seria Unificação?
Teoria da Relatividade Especial (c)
Nova concepção da relação entre ESPAÇO e TEMPO
A partir daí, organiza-se a nossa concepção de
MATÉRIA e ENERGIA .
Organização da Matéria :
Quarks e léptons (préons?)
Matéria Escura?
Mecânica Quântica ( h )Mecânica Quântica ( h )
DualidadeDualidade MatériaMatéria -- RadiaçãoRadiação
Matéria: descrição corpuscular
posição, velocidade, aceleração
Radiação: descrição ondulatória
Com a MQ, matéria pode se comportar como uma onda;
radiação pode se apresentar como matéria.
O ModeloO Modelo--Padrão Padrão ::
Origem: Massa, Carga, Luz.Origem: Massa, Carga, Luz.
Quarks: (u, d) (c, s) (t, b).
Léptons: (e, ve) (mu, vu) (tau, vt ).
Bóson de Higgs (desafio teórico)
Os quarks formam a matéria nuclear (prótons, nêutrons)
e os léptons podem ser capturados pelos núcleos para
formar átomos e, então, a matéria que nos cerca. Aqui,
o bóson de Higgs desempenha um papel fundamental.
Afinal, o que é o Afinal, o que é o Bóson de Bóson de HiggsHiggs??
• Um meio que preenche todo o Universo:
um novo campo, o campo de Higgs
• Em que escala é percebido?
mundo sub-nuclear , 10-17
cm
• Como se revela ao nosso mundo?
através de uma partícula, o bóson de Higgs
• Que tipo de experimento o capta?
aceleradores de partículas; neste caso, o LHC.
E o Universo E o Universo semsem o o HiggsHiggs, ,
como seria?como seria?
• A constituição do elétron
• O aparecimento da anti-matéria
• O aparecimento da luz
• A formação da matéria nuclear
• A formação de átomos
• A formação de moléculas
• A aglutinação do Cosmo.
Como o Como o fótonfóton e o e o neutrinoneutrino
interagem com o bóson de interagem com o bóson de HiggsHiggs??
• O fóton e o Higgs.
• O neutrino e o Higgs.
• Sem interagir diretamente com o bóson de
Higgs, não se adquire massa.
• A massa é o resultado da interação com o
bóson de Higgs.
Efeitos/Novos Experimentos Efeitos/Novos Experimentos com acom a LuzLuz
• Efeito Breit-Wheeler (1934 – 2018):
(fóton – fóton) produzindo par e + e –
• Espalhamento luz – luz:
Euler – Heisenberg, 1932
• Relações de dispersão estendidas:
ΦbSM.
Quarks: (u, d) (c, s) (t, b).
Léptons: (e, ve) (μ, vμ) (τ, vτ).
O próton: u u d
O nêutron: u d d
u + e + ve
O bóson de Higgs é peça-chave para a compreensão destes fenômenos associados à
transformação das formas de matéria.
Matéria Escura
Novas modalidades de Matéria
Energia Escura
Grandes desafios teóricos
Observações : espaço e aceleradores.
Hubble, WMAP, PLANCK, ESO
LHC (2009-2013, 2015 - 2030).
O que o LHC [ ATLAS-CMS-LHCb ]
poderá nos revelar?
Bóson de Higgs
Novos quarks e léptons
Préons
Supersimetria
LEDs (dimensões extra!)
Buracos negros
Matéria escura .
Paul Dirac:
“A Beleza é o Método”
A construção de Realidades
O confronto com a Natureza
Qual é a Realidade construída?
De que Natureza estamos falando?
