Onde estão os fotões do universo ?

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Onde estão os fotões do universo ?

Mensagempor Ricardo Faria em Sexta Fev 19, 2010 11:54 am

Senhores,

Eu li esta entrevista com o físico norte-americano James Watson Cronin e fiquei com a seguinte dúvida sobre a questão da assimetria entre materia-antimatéria durante o big-bang.

"O senhor e Val Fitch receberam o prêmio Nobel em 1980 pela descoberta das violações de princípios fundamentais de simetria no decaimento de mesons-k neutros. O que isso tem a ver com a relação entre matéria e antimatéria?
- Creio que não é o caso de explicar aqui os detalhes dessa violação de simetria em mesons-k. O que de fato interessa é que encontramos uma violação no que pensávamos ser uma simetria entre matéria e antimatéria. E vimos que, de fato, no estudo em detalhe dessa partícula elementar encontra-se uma pequena diferença nas leis da física, entre o universo da matéria e o universo da antimatéria. E acho que a importância da descoberta transcende de longe a própria física das partículas, porque ela permite que se entenda como o Universo começou com um big-bang quente, ou o que quer que seja, onde a energia é tão alta que não há como separar matéria e antimatéria.
Contudo, com a violação da simetria, e alguns outros detalhes, a assimetria resultante entre matéria e antimatéria pôde conduzir a um pequeno excesso de matéria. E o modo como percebemos as coisas agora nos diz que no big-bang havia quase tanta matéria quanto antimatéria, mas um pouquinho menos desta, algo, digamos, como uma parte em um bilhão. E, no mais, toda matéria e antimatéria se aniquilaram produzindo os fótons, esse pano de fundo de microondas que está lá, do qual sabemos e que vemos. O que sobrou, somos nós: uma parte em um bilhão. Isso foi tudo o que foi preciso para fazer a matéria do Universo. Se você calcular a quantidade de matéria, ou seja, os prótons, e calcular os fótons, é exatamente este o fator que encontrará, de um em um bilhão."

O artigo é este em link:
http://revistapesquisa.fapesp.br/?art=1 ... 1&pg=1&lg=

A conclusão que eu cheguei lendo esta entrevista é que se apenas uma fração bem pequena de matéria (uma parte em um bilhão) foi o que sobrou deste aniquilamento mútuo entre matéria e antimatéria, então a maior parte do universo deveria ser constituída de fotões e a maior prova seria a radiação de fundo de microondas espalhado por todo o universo.
Pois bem, então por que a contribuição em massa da radiação microondas (fotões) é desprezível (0,005%) comparada as outras partículas, conforme tabela abaixo, considerando o atual conhecimento sobre a composição do universo ? Será que é devido ao desvio para vermelho ?
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Re: Onde estão os fotões do universo ?

Mensagempor jap em Sexta Fev 19, 2010 9:09 pm

Olá Ricardo,

A tua pergunta é interessante. Vou pedir a um colega da área de Astrofísica para te responder. Stay tuned. :wink:
José António Paixão
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Re: Onde estão os fotões do universo ?

Mensagempor Ricardo Faria em Segunda Fev 22, 2010 10:56 am

Caro Jap,

Será que a seguinte hipótese estaria certa ?

"Os fotons no início do big bang geraram muita pressão de radiação que comandou o processo de expansão do universo. A medida que o universo se expandiu e se resfriou, os fotons foram perdendo energia (desvio para o vermelho) para vencer o campo gravitacional, pois a energia potencial gravitacional própria do universo aumenta a medida que expande,
As galáxias também deveriam perder energia cinética ou velocidade. Porém, o que se observa é o contrário, as galáxias estão se afastando com movimento acelerado, por isso o termo "energia escura" foi adicionado na equação para não violar o principio da conservação da energia.
Na verdade, a quantidade de fotons não diminuiu, mas a sua energia foi reduzida e no estágio atual do universo encontra-se na faixa da frequência de microondas (3 graus K)."
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Re: Onde estão os fotões do universo ?

Mensagempor jcarlos em Segunda Fev 22, 2010 10:22 pm

A tua explicação está correcta :wink: A radiação de elevada energia do início do Universo foi "arrefecendo" à medida que o Universo ía expandindo rapidamente. Os fotões foram ficando com comprimentos de onda cada vez mais longos (menor frequência e energia) até ficarem na zona das microondas. Existem experiências bem interessantes que fazem o mapa de microondas do Universo, que dão pistas importantes acerca do seu início e evolução. Como a experiência no satélite WMAP em http://map.gsfc.nasa.gov/ (vê o fantástico top ten :D ). Relativamente à enorme assimetria matéria-antimatéria que aparentemente existe no Universo, o físico soviético Sakarov colocou três condições para que esta assimetria existisse, que podes encontrar em http://en.wikipedia.org/wiki/Baryogenesis Uma delas é a violação das simetrias de carga (C) e de carga-paridade (CP). Foi esta última assimetria que o Cronin, Fitch e colegas descobriram no decaimento de mesões K neutros, e pela qual recebram o prémio Nobel (a quebra da simetria C já tinha sido descoberta anteriormente). Espero que as coisas fiquem um pouco mais claras :D
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Re: Onde estão os fotões do universo ?

Mensagempor Ricardo Faria em Terça Fev 23, 2010 4:06 am

Obrigado J. Carlos
Quando li esta entrevista , fiquei com esta dúvida devido a disparidade da relação entre fotons e protons da matéria resultante do processo de aniquilamento.
Mas esqueci de levar em conta que naquela momento , todo o universo estava confinado numa região pequena do espaço, depois de frações de segundo após o big bang.
As vezes é difícil imaginar ou mesmo acreditar em tal situação que o universo estava confinado em um ponto (singularidade). Mas as evidencias apontam para isso e o microondas é uma delas.
O que mais me espanta também nesta teoria é que o universo surgiu do "nada". Vejam este vídeo extremamente interessante desse respeitado físico norte americano, explicando como poderia ter surgido o universo do nada, a probabilidade do nosso universo ser plano, idéias de infinito, a matéria negra, multi-universos e um breve ataque a teoria das cordas.



O mais curioso é que o universo vir do nada não viola as leis da física (princípio da conservação de energia).
"A energia total do universo é igual a zero" :shock:
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