Alan Guth - Alan Guth
Alan Guth | |
|---|---|
 Guth no Trinity College, Cambridge , 2007
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| Nascer |
Alan Harvey Guth
27 de fevereiro de 1947 |
| Nacionalidade | americano |
| Alma mater | Instituto de Tecnologia de Massachusetts |
| Conhecido por |
Inflação cósmica Borde-Guth-Teorema de Vilenkin Inflaton |
| Cônjuge (s) | Susan Tisch ( M. 1971) |
| Crianças | 2, incluindo Larry Guth |
| Prêmios |
Prêmio MIT School of Science para Ensino de Graduação Medalha Oskar Klein (1991) |
| Carreira científica | |
| Campos | Cosmologia , física teórica , física de partículas |
| Instituições |
Princeton Columbia Cornell Stanford Linear Accelerator MIT |
| Orientador de doutorado | Francis E. Low |
| Influências | Robert H. Dicke |
| Parte de uma série sobre |
| Cosmologia física |
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Alan Harvey Guth ( / ɡ uː θ / ; nascido em 27 de fevereiro de 1947) é um físico teórico americano e cosmólogo . Guth pesquisou a teoria das partículas elementares (e como a teoria das partículas é aplicável ao universo primitivo ). Ele é Victor Weisskopf Professor de Física no Massachusetts Institute of Technology . Junto com Alexei Starobinsky e Andrei Linde , ele ganhou o Prêmio Kavli de 2014 "por ser o pioneiro na teoria da inflação cósmica".
Formou-se no MIT em 1968 em física e ficou para fazer mestrado e doutorado, também em física.
Como um físico de partículas júnior, Guth desenvolveu a ideia de inflação cósmica em 1979 em Cornell e deu seu primeiro seminário sobre o assunto em janeiro de 1980. Passando para o Grupo de Teoria SLAC na Universidade de Stanford, Guth propôs formalmente a ideia de inflação cósmica em 1981, a ideia de que o universo nascente passou por uma fase de expansão exponencial que foi impulsionada por uma densidade de energia de vácuo positiva (pressão de vácuo negativa). Os resultados da missão WMAP em 2006 tornaram o caso da inflação cósmica muito convincente.
Infância e educação
Guth nasceu em uma família judia em New Brunswick, New Jersey, em 1947 e cresceu do outro lado do rio Raritan em Highland Park , onde estudou nas escolas públicas locais. Depois de seu primeiro ano na Highland Park High School , ele deixou a escola e se matriculou em um programa de cinco anos no Instituto de Tecnologia de Massachusetts, onde poderia obter seu bacharelado e mestrado depois de mais dois anos. Guth concluiu o bacharelado e o mestrado em 1969 e o doutorado em 1972. Em 1971, ele se casou com Susan Tisch, sua namorada do ensino médio. Eles têm dois filhos: Lawrence (nascido em 1977) e Jennifer (nascido em 1983).
Guth estava em Princeton 1971 a 1974, Columbia 1974 a 1977, Cornell 1977 a 1979 e no Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) 1979 a 1980. Como muitos outros jovens físicos da era do baby boom , ele teve dificuldade em encontrar um permanente emprego, porque havia muito menos cátedras assistentes do que jovens cientistas procurando esses empregos, um fenômeno que tem sido referido como a "geração de estudiosos perdidos".
No início de sua carreira, Guth estudou física de partículas , não cosmologia física . O primeiro trabalho de Guth em Princeton foi no estudo de quarks , as partículas elementares que compõem os prótons e nêutrons. Em Columbia, Guth estudou a grande unificação (GUTs), com foco nas transições de fase geradas pela quebra espontânea de simetria . A maioria dos GUTs prevê a geração de monopólos magnéticos durante a quebra espontânea da simetria, mas nenhum jamais foi detectado - o problema do monopolo .
Carreira
Teoria inflacionária
O primeiro passo de Guth para desenvolver sua teoria da inflação ocorreu em Cornell em 1978, quando ele assistiu a uma palestra de Robert Dicke sobre o problema da planura do universo. Dicke explicou como o problema de planura mostrava que algo significativo estava faltando na teoria do Big Bang na época. O destino do universo dependia de sua densidade. Se a densidade do universo fosse grande o suficiente, ele entraria em colapso em uma singularidade , e se a densidade real da matéria no cosmos fosse menor do que a densidade crítica, o universo ficaria cada vez maior.
A próxima parte no caminho de Guth veio quando ele ouviu uma palestra de Steven Weinberg no início de 1979. Weinberg falou em duas palestras sobre a Grande Teoria Unificada (GUT) que havia sido desenvolvida desde 1974, e como ela poderia explicar a enorme quantidade de matéria em o universo em comparação com a quantidade de antimatéria. O GUT explicou todas as forças fundamentais conhecidas na ciência, exceto a gravidade. Estabeleceu que em condições muito quentes, como aquelas após o Big Bang, eletromagnetismo, a força nuclear forte e a força nuclear fraca foram unidos para formar uma força. Weinberg também foi quem enfatizou a ideia de que o universo passa por transições de fase, semelhantes às fases da matéria, ao passar de alta energia para baixa energia. A discussão de Weinberg sobre por que a matéria é tão dominante sobre a antimatéria mostrou a Guth como cálculos precisos sobre as partículas poderiam ser obtidos estudando os primeiros segundos do universo.
Guth decidiu resolver este problema sugerindo um super - resfriamento durante uma transição de fase atrasada. Isso parecia muito promissor para resolver o problema do monopolo magnético . Quando Guth e seu colaborador Henry Tye chegaram com isso, Guth já havia frequentado o Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) por um ano. Tye sugeriu que eles verificassem se a expansão do universo não seria afetada pelo super-resfriamento. O estado super-resfriado é um falso vácuo : é um vácuo no sentido de que é o estado de densidade de energia mais baixa possível; é "falso", pois não é um estado permanente. Os falsos vácuos decaem, e Guth descobriria que, surpreendentemente, a decadência do falso vácuo no início do universo produziria uma expansão exponencial do espaço. Isso resolveu o problema do monopolo , uma vez que a expansão reduz proporcionalmente a densidade do monopolo.
Guth percebeu, com base em sua teoria, que o motivo pelo qual o universo parece ser plano é que ele se expandiu a um tamanho esmagador em comparação com seu tamanho original. A perspectiva é análoga à planura aparente da Terra, em escala humana, quando vista de sua superfície. O universo observável era, na verdade, apenas uma pequena parte do universo real . A teoria tradicional do Big Bang descobriu que valores de ômega próximos de 1 são intrigantes, porque qualquer desvio de 1 rapidamente se tornaria muito, muito maior. Na teoria da inflação, não importa onde o ômega comece, ele se aproximará de 1 por causa da escala de expansão do universo. Na verdade, uma grande previsão da teoria inflacionária é que o ômega será precisamente 1.
Duas semanas depois, Guth ouviu colegas discutindo algo chamado de problema do horizonte . A radiação de fundo de microondas descoberta por Arno Penzias e Robert Woodrow Wilson parecia extremamente uniforme, quase sem variação. Isso parecia muito paradoxal porque quando a radiação foi liberada cerca de 300.000 anos após o Big Bang, o universo observável tinha um diâmetro de 90 milhões de anos-luz . Não havia tempo para uma extremidade do cosmos se comunicar com a outra, porque a energia não pode se mover mais rápido do que a velocidade da luz. O paradoxo foi resolvido, como Guth logo percebeu, pela teoria da inflação. Já que a inflação começou com uma quantidade muito menor de matéria do que o Big Bang havia pressuposto, uma quantidade tão pequena que todas as partes estariam em contato umas com as outras. O universo então se inflou, a uma taxa correspondente a um bilhão de vezes a velocidade da luz, e a homogeneidade permaneceu ininterrupta. O universo após a inflação teria sido muito uniforme, embora suas partes não fossem mais capazes de influenciar umas às outras.
Guth tornou públicas suas ideias sobre a inflação em um seminário no SLAC em janeiro de 1980. Ele ignorou os monopolos magnéticos porque eles se baseavam em suposições do GUT, o que estava fora do escopo do discurso. Em agosto de 1980, ele submeteu seu artigo, intitulado "Universo inflacionário: Uma possível solução para os problemas do horizonte e da planura", à revista Physical Review . Neste artigo, Guth postulou que a inflação do universo poderia ser explicada se o universo fosse super-resfriado 28 ordens de magnitude abaixo das temperaturas críticas necessárias para uma mudança de fase.
Em dezembro de 1981, Guth leu um artigo do físico de Moscou Andrei Linde dizendo que todo o universo está dentro de apenas uma bolha, então nada é destruído por colisões de paredes. Esta conclusão foi feita usando um campo de Higgs com um gráfico de energia que foi originalmente proposto por Sidney Coleman e Erick Weinberg . Guth discutiu isso com Linde, que trabalhou de forma independente na inflação da bolha, mas sem considerar o problema da planura. Linde e Guth eventualmente trocaram artigos sobre o assunto.
Em 1983, Guth publicou um artigo descrevendo como seu cenário de universo super-resfriado não era ideal, já que o "mecanismo de disparo" para sair de tal estado exigiria "ajuste fino extremo de parâmetros" e sentiu que uma solução mais natural era necessária. No entanto, isso não o impediu de acreditar que o universo se expandiu exponencialmente no vácuo no início de sua vida.
Interesses atuais
No passado, Guth estudou a teoria de calibre de rede, monopólos e instantons magnéticos , máquinas do tempo de Gott e vários outros tópicos da física teórica. Muito do trabalho atual de Guth inclui a extrapolação das flutuações de densidade decorrentes de várias versões da inflação, para testar contra observações e investigar a inflação em modelos do " mundo da brana ".
Ele é Victor F. Weisskopf Professor de Física no Massachusetts Institute of Technology (MIT). Ele escreveu mais de 60 artigos técnicos relacionados aos efeitos da inflação e suas interações com a física de partículas.
Honras e prêmios
Guth ganhou muitos prêmios e medalhas, incluindo a Medalha do Centro Internacional de Física Teórica, Trieste, Itália , com Andrei Linde e Paul Steinhardt e a Medalha Eddington em 1996, e a Medalha Isaac Newton de 2009 , concedida pelo Instituto Britânico de Física .
Em julho de 2012, foi contemplado com o Prêmio Fundamental de Física , criação do físico e empresário da internet Yuri Milner .
Em 2014, ele foi co-recebedor do Prêmio Kavli concedido pela Academia Norueguesa de Ciências e Letras , juntamente com Andrei Linde, da Universidade de Stanford , e Alexei Starobinsky, do Instituto Landau de Física Teórica , "pelo pioneirismo na teoria da inflação cósmica . " Naquele mesmo ano, Guth recebeu o Golden Plate Award da American Academy of Achievement .
Em 2005, Guth ganhou o prêmio de escritório mais bagunçado de Boston, organizado pelo Boston Globe . Ele foi inscrito por colegas que esperavam que isso o envergonhasse ao fazer a limpeza, mas Guth está muito orgulhoso do prêmio.
Publicações
- Guth, Alan (1997). O universo inflacionário: a busca por uma nova teoria das origens cósmicas . Perseus Books. ISBN 0201328402.
- Guth, Alan (outono de 2002). "Inflação e a Nova Era da Cosmologia de Alta Precisão" (PDF) . física @ mit . Departamento de Física do MIT.
Veja também
Referências
links externos
- Página da web de Alan H. Guth no MIT
- Centro de Física Teórica do MIT
- Alan Guth - " Inflação eterna : sucessos e questões "
- The Growth of Inflation , revista Symmetry, dezembro de 2004 / janeiro de 2005
- Guth's Grand Guess , revista Discover , abril de 2002
- Foto adicional
- Espaços-tempos inflacionários não estão completos