RADEIR: TEORIA DE CAMPO UNIFICADO

sábado, 15 de janeiro de 2011

TEORIA DE CAMPO UNIFICADO

De Encydia

Em física , uma teoria de campo unificado é um tipo de teoria de campo que permite a todas as forças fundamentais entre partículas elementares ser escritas em termos de um único campo. Ainda não há uma teoria de campo unificado aceitada, e continua sendo uma linha de busca aberta. O termo foi adoptado por Nikola Tesla o qual provou de unificar a teoria geral da relativitat com a electromagnetisme numa sozinha teoria de campo. Uma teoria do todo está estreitamente relacionada com a teoria de campo unificado, mas difereix em que não requer que as leis da natureza sejam campos, e também tenta explicar todas as constantes físicas da natureza.

A priori não há cabe razão pela que tenha de existir uma teoria de campo unificado; não obstante, este objectivo trouxe a grandes progressos em física teòrica moderna e continua motivando busca. A fim de contas, uma teoria de campo unificado é unicamente um método de simplificació da estrutura subjacent do modelo regular de física de partículas.

Teló de fundo

Em física, as forças (p.ex. a bastante gravitacional) entre objectos não são transmitidas directamente entre dois objectos, senão que o fazem através de uma entidade intermediária denominada campo. Todas as quatro forças fundamentais são transmitidas mediante campos. Especificamente, as quatro forças que se estão a tentar unificar são (a mais fortes ademais débis):

Bastante nuclear forte: Bastante responsável de manter unidos os quarks para formar neutrons e protons, e manter unidos os neutrons e protons para formar o núcleo atómico. As partículas de intercâmbio que transmitem esta bastante são os gluons.
Bastante electromagnètica: é a bastante que actua em partículas carregades elèctricament. O fotó é a partícula de intercâmbio por esta bastante.
Bastante nuclear débil: Responsável da radioactivitat, é uma interacção repulsiva de curto alcance que actua sobre electrons, neutrins e quarks. Está dirigida pelo bosó W.
Bastante gravitatòria: um bastante atraente de longo alcance que actua em todas as partículas com demasiado. As partículas de intercâmbio têm-se predit e denominaram-se gravitons.

Uma teoria de campo unificado tenta trazer estas quatro forças para um único marco.

História

Historicamente, a primeira teoria de campo unificado foi desenvolvida por James Clerk Maxwell. O 1831, Michael Faraday fez o comentário de que os campos magnéticos que variam no tempo podem induzir uma corrente eléctrica. Até aquele momento, a electricidade e o magnetisme não tinham sido considerados como fenomens relacionados. Ao 1864, Maxwell publicou o seu famoso ensaio sobre uma teoria dinâmica do campo electromagnètic.

Este foi o primeiro exemplo de uma teoria que era capaz de de englobar teories (concretamente electricidade e magnetisme) para proporcionar uma teoria unificada da electromagnetisme. Em último termo, Albert Einstein deu-se conta que a razão última da unificació da electricidade e o magnetisme era perque o espaço e o tempo estavam unificados numa entidade denominada espaço-tempo na sua teoria da relativitat especial.

O 1921 Theodor Kaluza estendeu a Relativitat Geral a cinco dimensões e ao 1926 Oscar Klein propôs que a quarta dimensão espacial se enrotlla (ou compacta) num rinxol pequeno e não observado. Isto se denominou teoria Kaluza-Klein. percebeu-se rapidamente que esta direcção espacial extra dava lugar a uma bastante adicional que se assemblava à electricidade e o magnetisme. Isto foi considerado como a base do falhanço da tentativa que posteriormente fez Albert Einstein de encontrar uma teoria de campo unificado.

Progressos modernos

Ao 1963 o físico americano Sheldon Glashow propôs que a bastante nuclear débil e a electricidade e o magnetisme podiam se originar a partir de uma teoria unificada parcialmente. Ao 1967, o paquistanês Abdus Salam e o americano Steven Weinberg revisaram independentemente a teoria de Glashow e acrescentaram o conceito de rompimento espontani de simetria através do mecanismo de Higgs. Esta teoria unificada era governada pelo intercâmbio de quatro partículas: o fotó pelas interacções electromagnètiques, e uma partícula Z neutra e dois partículas Z carregades pela interacção débil. Como resultado do rompimento espontani de simetria, a bastante débil acontece de curto alcance e os bosons W e Z adquirem demasiado da ordem de . $GeV/c^2$ A sua teoria recebeu apoio experimental com a descoberta dos bosons W e Z fato pela equipa de Carlo Rubbia ao CERN ao 1983. Pela sua perspicàcia, Salam, Glashow e Weinberg foram galardoados com o prêmio Nobel de física ao 1979.

Carlo Rubbia e Simon vão der Meer receberam o prêmio ao 1984.

Depois, Gerardus 't Hooft mostrou que as interacções Glashow-Weinberger-Salam electrodèbils eram consistents matemàticament, e a teoria electrodèbil se converteu numa plantilla para posteriores tentativas de unificació de forças. Sheldon Glashow e Howard Georgi propuseram unificar as interacções forte e electrodèbil numa teoria da grande unificació ao 1974, a qual se aplica a energias muito acima dos 100 GeV. Desde então tiveram umas quantas propostas de teories de grande unificació, ainda que chefa está universalment aceitada. Um problema importante para os assaigs experimentals destas teories é a escada de energia que implica, a qual vai bem mais enllà do que são capazes os acceleradors actuais.

As teories de grande unificació fazem predições sobre a bastante relativa das forças forte, débil e electromagnètica e ao 1991, o LEP determinou que as teories supersimètriques têm a proporção correcta de acoblament para a teoria de grande unificació de Georgi-Glashow. Muitas teories de grande unificació prevêem que o protó se pode descompondre e se isto se pode ver, os detalhes dos produtos da descomposició podem contribuir pistas em muitos aspectos da teoria de grande unificació. Actualmente não se sabe se o protó se pode descompondre ainda que os experimentos determinaram um limite inferior de anos $10^{35}$ de vida.

Actual teories de grande unificació

A Gravidade ainda se tem de incluir numa teoria de tudo. Devido à estrutura diferente da relativitat geral, com relação com as interacções forte e electrodèbil, não é possível imitar a estrutura da unificació electrodèbil para unificar todas as forças. Os físicos teòrics viram-se incapazes de formular uma teoria consiste em que combine a relativitat geral e a mecânica quàntica. As duas teories provaram ser incompatibles e a quantització da gravidade permanece como um problema destacado no campo da física. Actualmente acha-se que uma teoria quàntica da relativitat geral requer ir para além da teoria de campos como agora a teoria de cordes ou a gravitació quàntica de laços.

Uma teoria de cordes prometedora é a corda heteròtica que pode juntar a gravidade e as outras três forças. Outros teories de cordes candidatas não têm esta característica de unir as forças e a gravidade de uma maneira convincent. De forma similar, a gravidade quàntica de laços não parece unir as forças electrodèbils e forte com a gravidade e ainda que fosse assim, não seria uma teoria de campo unificado. Em último termo, a natureza pode não ter surgido de uma teoria de campo unificado e a sua argumentació pode não ter sido correcta, ainda que trouxe a progressos em física, particularmente a teoria electrodèbil e grande unificació.

Teories que não seguem a corrente principal

O Albert Einstein gastou as últimas duas décadas da sua vida procurando uma teoria de campo unificado. Isto trouxe a uma grande fascinació com o tema e atraiu gente de fora da comunidade da física que tipicamente trata estes temas para trabalhar numa teoria de campo unificado. A maioria deste trabalho aparece normalmente em fontes pouco vistas, como agora livros autopublicats ou web pessoais. O trabalho que aparece fora dos canais científicos standards case sempre é pseudo-ciência que não cumpre com o rigor necessário para ser considerada uma teoria científica real. Muito este trabalho se engloba sob o nome de teories que não seguem a corrente principal. Um exemplo deste tipo de teories é a teoria Heim.