CONDICIONES INICIALES t<10-32 s desde el BIG BANG

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CONDICIONES INICIALES tlt10-32 sdesde el BIG BANG

• Jorge Alfaro Solís
• Facultad de Física
• Pontificia Universidad Católica de Chile

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ADVERTENCIA

• La Física de esta época del Universo se conoce
  con menor detalle y para tiempos más tempranos es
  todavía más incierta.
• No se ha elaborado un modelo de Física de
  Partículas que sea válido a muy alta energía, aún
  cuando hay algunos candidatos.
• No hay una teoría universalmente aceptada de
  GRAVEDAD CUANTICA.

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EXITOS DEL MODELO ESTANDAR

• La radiación cósmica de fondo. Nos da información
  del momento en que la materia y la luz se separan
  . El Universo se vuelve transparente.
• Esto sucede alrededor de 300000 años después del
  Big Bang.

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La Radiación de Fondot300000 años después del
Big Bang
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Nucleosíntesis de los elementos livianos

• Se sabe que los elementos livianos
• Hidrógeno75
• Helio 24
• Deuterio,Litio, Berilio ..lt1
• No se pueden haber producido en las estrellas(no
  hay suficiente tiempo para ello).
• Por lo tanto se produjeron pocos minutos después
  del Big Bang.

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PROBLEMAS DEL MODELO ESTANDAR

• El Horizonte El Universo a gran escala se ve
  igual en todas direcciones (isotropía) y desde
  cualquier punto de él(homogeneidad).
• Como se las arregló para ajustarse de esta
  manera?
• La única posibilidad es que las partes del
  Universo se hayan influido mutuamente.

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• PERO esto no se puede hacer con rapidez superior
  a la velocidad de la luz.
• SIN EMBARGO si proyectamos el Universo hacia
  atrás en el tiempo encontramos que era más grande
  que lo que se requiere para que todas las partes
  estén al alcance de rayos de luz enviados de una
  a la otra parte.

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El Universo es plano, no curvo

• De acuerdo a la Relatividad General de Einstein,
  el Universo puede ser curvo o plano dependiendo
  de su contenido de materia. Es plano sólo si la
  densidad de materia es igual a la llamada
  densidad crítica
• ?c1.67x10-24gramos.

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?
?/ ?c

• Para que esto sea cierto hoy, la densidad de
  materia del Universo al comienzo debe ser igual a
  la densidad crítica con una exactitud de
• ?(1s)-1O(10-16)
• ?(10-43 s)-1O(10-60)
• Esto es una enorme coincidencia que requiere ser
  explicada.

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ALGUNAS BESTIAS DEL MICROCOSMOS

• El Universo al enfriarse fue creando zonas con
  enorme cantidad de energía, llamadas MONOPOLOS
  MAGNETICOS.
• Las teorías de Física de Partículas predicen la
  creación de una enorme cantidad de Monopolos
  Magnéticos.
• PERO NO SE HA DESCUBIERTO NINGUNO.

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Simetrías y Unificación
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SupersimetríaIntercambia bosones con fermiones

• FERMIONES
• Espín1/2,3/2,5/2...
• Obedecen el Principio de Exclusión de PauliDos
  fermiones no pueden ocupar el mismo estado
  cuántico
• Partículas de materiaelectrón,quark,neutrino...

• BOSONES
• Espín0,1,2,3..
• No obedecen el Principio de Exclusión
• Partículas que llevan las fuerzasfotón,gluón,Z0,W
  ,W-, gravitón...

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Evidencia Indirecta de SupersimetríaConstantes
de Acoplamiento como función de la energía

• Modelo Estándar

• Modelo Estándar Susy

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INFLACION COSMICA

• Por un breve periodo de tiempo el tamaño del
  Universo crece exponencialmente

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INFLACION II

• Aún cuando hubiesen muchos MONOPOLOS MAGNETICOS
  antes de la época de INFLACION, su densidad
  actual es despreciable porque el tamaño del
  Universo creció en un factor gigantesco durante
  la INFLACION.

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INFLACION III

• Resuelve el problema del HORIZONTE Los puntos A
  y B estaban mucho más cerca antes de la época de
  inflación, así que pudieron enviarse rayos de luz
  (señales) para ponerse de acuerdo.

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Gravedad Cuántica?

• La fuerza de gravedad entre partículas
  elementales es despreciable comparada con las
  otras fuerzas, pero a una energía de Mp1019 Gev
  (La masa de un protón es aprox. 1 Gev), llega a
  ser dominante.
• El Universo para tlt10-35 segundos después del Big
  Bang tenía una energía por partícula del orden de
  Mp.
• La fuerza de gravedad determina las condiciones
  iniciales contenido de materia. si hubo otro
  universo antes...
• En este instante, el Universo tiene dimensiones
  atómicas. Se hace imprescindible utilizar la
  Mecánica Cuántica.

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El Espacio Cuántico

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?
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Bibliografía

• J. Breithaupt, Cosmology, Teach yourself books
  1999.
• A. Guth, The Inflationary Universe, Perseus
  Books 1997.
• S. Weinberg, Dreams of a Final Theory,Vintage
  Books 1992.

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