De DIRAC às CORDAS:
TQC’s e IF’s
Campos Quânticos / Simetrias Clássicas.
J. A. Helayël-Neto
CBPF/MCT e GFT - JLL
O que são as Interações Fundamentais?
Gravidade
Eletromagnetismo
Força Nuclear Forte
Força Nuclear Fraca
5a Força?
Interações Fundamentais ~ Escalas
Energia~Comprimento
Referências de Energia
Massas das partículas sub-nucleares:
Massa do próton, nêutron ~10-27 kg.
E=mc2
1 eV ~ 10-19 J
Próton, Nêutron ~ 0.94 GeV
Giga:109
eV, KeV, MeV, GeV, TeV.
Relação entre Energia e Comprimento
GeV~10-14 cm=10-1 Fm.
Modelo-Padrão ~ GeV (O que é?)
 TeV: Física além do Modelo-Padrão:
Questões a serem esclarecidas com o LHC.
Densidade de matéria/energia:
1,02  0.02.
0,75 (energia escura)
0,27 (matéria)
0,04 (conhecida)
0.23 (escura)
~90%.
Radiação:10-5 (desprezada)
TQC’s e IF’s
. 1926: Dirac –
Formalização da MQ – Simetrias (Weyl, 1927)
. 1927: Dirac - Fundamentos das TQC’s; Jordan.
Campos quânticos x Partículas.
. 1927: Dirac - T Q da Dispersão
(fundamentos da QED).
.1928: Dirac - T Q para o elétron (MQRel)
Avanços em TQC’s: Simetrias.
• 1931: Dirac – Predição do pósitron,
anti-próton e das anti-matéria
(papel da simetria-C);
monópólos magnéticos.
Tudo isto em um único trabalho:
Proc. Roy. Soc. A133 (1931) 60.
• 1934: Fermi – QED.
O Programa das IF’s
• 1949 – 1951: Feynman – Schwinger – Tomonaga : QED.
1952: Dirac – Gauge Symmetry.
. 1954: Teorias de Y-M.
. 1956: Lee – Yang: Parity violation.
Salam revê o paper de Y-M.
Utyiama: Geometrização das IF’s.
O Programa das IF’s - Simetrias
• 1957: Schwinger – “A Th. of the FI’s”.
• 1961: Salam e Ward – “On a Gauge Th.
of Elementary Interactions”.
. 1961: Glashow e Gell-Mann:
“Gauge Th’s and Vector Particles”.
Teoria Eletrofraca e QCD
• 1964 – 1968: Teoria Eletrofraca.
Interações e.m.’s e nucleares fracas têm
origem comum: UNIFICAÇÃO. SU(2)xU(1)
. 1969: Scaling em DIS (SLAC).
Symanzik: Liberdade Assintótica.
. 1972 – 1973: Liberdade assintótica nas
teorias de gauge: QCD, SU(3).
(Gross, Politzer, Wilczek).
Interações Fundamentais ~ Teorias de Yang-Mills.
(1954)
Simetrias.
Universalização.
Matéria
Interações
Dimensões.
Organização da Matéria:
quarks, léptons.
(preons?)
Matéria Escura?
q's: (u,d); (c,s); (t,b).
l's: (e,ve); (u,vu); (t,vt).
Bósons de gauge
Higgs
Monopólos Magnéticos.
Interações X Dimensões.
Visão de Yang-Mills.
(Geometrização).
Gravitação, SUSY e SUGRA
• 1973: Retomada da Quantum Gravity.
• 1973: SUSY e IF’s.
• 1974 – 1978: Unificação: SU(5), SO(10), E(6).
• 1975: SUSY e QED.
• 1976: SUSY e Gravitação: SUGRA.
• 1978: SUSY e altas dimensões: K-K renasce.
• 1984: Supercordas + Novos cenários e BSMΦ
.
Reflexão: Física X Matemática.
Interações fundamentais: Matemática, Teoria,
Fenomenologia,Experimento.
Geometrização
Novas Dimensões
Lei da Gravidade (~0.2 mm)
3 cenários (em debate).
Gravidade em Questão.
Matéria Escura (Interações Fundamentais)
Energia Escura (Cosmo).
Novas modalidades de Matéria.
Novas Simetrias.
Grandes desafios teóricos
Experimentos da Física das IFs
LHC (2009 - 2014).
Grandes Questões???
•3 gerações de matéria observadas; novas gerações???
•massa da matéria
•Bósons de Higgs;
•Monopólos;
•Dimensões (GUT's);
•Novas partículas; (un)-particles
•Decaimento do próton (1033 anos)
n: Decaimento-beta (880 segundos).
Grandes Nomes:
Dirac
• Campos Quânticos
(1926, 1927)
•Elétron (1928)
•Monopólos Magnéticos
(1931)
Salam
• Simetrias
•Papel da teoria Y-M
•Interações Eletrofracas
•SUSY e SUGRA
•Unificação : p-decay
•ICTP
Outros Grandes Nomes:
•Schwinger
•Feynman
•C. N. Yang
•‘t Hooft
•Veltman
Sites:
CERN, SLAC, Fermilab, Gran Sasso, RHIC.
FIM