Qual é a relação entre física de partículas e cosmologia?
Existe uma relação íntima entre os campos da física de partículas e da cosmologia, que foi exemplificada por uma longa linha de físicos que trabalham em ambos simultaneamente: Albert Einstein, Stephen Hawking, Kip Thorne e muitos outros. A cosmologia é o estudo do universo e sua estrutura, enquanto a física das partículas é o estudo de partículas fundamentais, como quarks e fótons, os menores objetos conhecidos. Embora, a princípio, possam parecer tão desconectados quanto qualquer coisa, a cosmologia e a física de partículas estão de fato intimamente ligadas. Por exemplo, nas vastas distâncias do espaço, apenas uma das quatro forças da natureza tem alguma influência real: gravidade. Embora estrelas e galáxias estejam muito longe e muitas vezes maiores que nós, temos um p notavelmente precisoicture de como eles funcionam, derivados de leis físicas fundamentais que direcionam suas partículas constituintes.
O domínio da cosmologia mais intimamente conectado à física de partículas é o estudo do Big Bang, a explosão gigantesca que criou todo o assunto no universo e o espaço -tempo do qual o próprio universo é composto. O Big Bang começou como um ponto de densidade quase infinita e volume zero: uma singularidade. Em seguida, ele rapidamente se expandiu para o tamanho de um núcleo atômico, que é onde a física das partículas entra em jogo. Para entender como os primeiros momentos do Big Bang influenciaram o universo como é hoje, devemos usar o que sabemos sobre a física de partículas para criar modelos cosmológicos plausíveis.
Uma das motivações para criar aceleradores de partículas cada vez mais poderosos é realizar experimentos que simulam as circunstâncias físicas o mais cedo possível no histoRy do universo, quando tudo era muito compacto e quente. Os cosmologistas devem ser bem versados na física de partículas para fazer contribuições significativas para o campo.
Outra chave para entender a relação entre física de partículas e cosmologia é examinar o estudo de buracos negros. As propriedades físicas dos buracos negros são relevantes para o futuro a longo prazo do cosmos. Os buracos negros são estrelas desmoronadas com uma gravidade tão imensa que nem mesmo a luz pode escapar de suas mãos. Por um tempo, pensou -se que os buracos negros emitiam não radiação e teriam sido eternos, um paradoxo para os físicos. Mas Stephen Hawking teorizou, com base em insights da física de partículas, que os buracos negros realmente emitem radiação, que foi posteriormente apelidada de radiação de Hawking.
A física de partículas também é altamente relevante em investigações de matéria escura, matéria invisível cuja existência é conhecida devido à sua influência gravitacional na matéria visível e à energia escura, um misterioso paraque permeia o universo e faz com que sua expansão acelere. Essas são questões centrais na cosmologia moderna.