Multiverso

Multiverso é um termo utilizado para descrever um grupo hipotético de todos os universos possíveis.

Segundo essa ideia, podem haver muitos ou até mesmo infinitos universos com suas próprias leis físicas.

Isso provê respostas para duas grandes questões científicas: o que havia antes do Big Bang e por que as leis da física são como são.

Se os desconexos universos são incomunicáveis, não há como testar sua existência.

E, por enquanto, não temos nenhuma evidência convincente de que exista. Isso continua sendo uma conjectura teórica com base em plausibilidades não confirmadas.

Referências Bibliográficas:

GREENE, B. R. A Realidade Oculta: Universos Paralelos e as Leis Profundas do Cosmo, 1ª Edição, São Paulo, Companhia das Letras, 2011

Bóson de Higgs

O bóson de Higgs, popularmente conhecido como "partícula de Deus", é uma partícula elementar prevista pelo Modelo Padrão. 

Teoricamente, surgiu logo após o Big Bang e é responsável por dar origem à massa das outras partículas. 

A Física propõe que o Universo seja preenchido pelo "campo de Higgs" e as outras partículas ganhariam massa ao interagir com esse campo. O campo de Higgs seria como um material viscoso que aumentaria a inércia das partículas. E quanto maior a interação com o campo, maior a massa.

Foi descoberto no Grande Colisor de Hádrons (LHC).

Referências Bibliográficas:

ROSENFELD, R. O Cerne da Matéria: A Aventura Científica que Levou à Descoberta do Bóson de Higgs, 1ª Edição, São Paulo, Companhia das Letras, 2013

Antimatéria

Antimatéria é um tipo de matéria hipotética, cujos átomos seriam formados de antipartículas. Toda partícula elementar de matéria possui sua antipartícula correspondente com propriedades físicas semelhantes. Mas uma diferença fundamental entre partículas e antipartículas, é que suas cargas elétricas são opostas.

Existe um fenômeno chamado flutuação quântica de vácuo. Isso ocorre quando há um vácuo na natureza e, então, é roubada energia do Universo dando origem a partícula e antipartícula. As duas são aniquiladas, devolvendo a energia roubada.

Simulação de flutuações quânticas de vácuo

Fonte da imagem: Wikimedia Commons

No Big Bang, conforme o Universo se expandia e se resfriava, a energia que havia originou partículas e antipartículas. Então, ambas se aniquilaram. Mas havia uma assimetria que fez com que nosso Universo fosse constituído principalmente de partículas de matéria como elétrons, prótons e nêutrons.

Referências Bibliográficas:

https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/87469/mod_resource/content/1/FisVEsquemadaAula162013.pdf

https://home.cern/science/physics/matter-antimatter-asymmetry-problem

https://www.slac.stanford.edu/pubs/beamline/26/1/26-1-sather.pdf

A Geometria Global do Espaço-Tempo

Se a energia de vácuo for nula, a geometria de nosso Universo pode ser descrita de três formas diferentes, como ilustra a imagem a seguir:

     

Embora esses gráficos sejam bidimensionais, o Universo é tridimensional. Mas, para facilitar a representação, reduziu-se uma dimensão

Fonte da imagem: Wikimedia Commons

No primeiro caso, o Universo é esférico (curvatura positiva), finito e fechado sobre si mesmo. Neste caso, a densidade de matéria é alta o suficiente para frear a expansão e, possivelmente, fazer com que o Universo entre em colapso.

No segundo caso, o Universo é hiperbólico (curvatura negativa), o que significa que a densidade é extremamente baixa. Neste caso, o Universo é aberto, infinito e se expandirá para sempre.

No terceiro caso, o Universo é plano (euclidiano nas três dimensões espaciais) e infinito. A densidade é intermediária e ele se expande para sempre, mas a velocidade de afastamento das galáxias seria cada vez menor. 

Observações recentes indicam que o Universo é plano, mas acelerado (energia de vácuo não-nula).

Referências Bibliográficas:

VEIGA, C. H. Cosmologia: da Origem ao Fim do Universo, Módulo 6, Observatório Nacional, 2015

ZABOT, A. M. Astrofísica Geral, Módulo 5, Tema 23: Questões Cosmológicas, Universidade Federal de Santa Catarina, 2018

STEINER, J. E. Astronomia: Uma Visão Geral II, Aula 19 - A Inflação Cósmica, Universidade de São Paulo, 2013

http://astro.if.ufrgs.br/univ/univ.htm