É realmente seguro criar um universo no seu porão.
Alan Harvey Guth é um físico teórico e cosmólogo americano. Guth pesquisou teoria de partículas elementares e como a teoria de partículas é aplicável ao universo primitivo. Ele é Professor Victor Weisskopf de Física no Massachusetts Institute of Technology. Juntamente com Alexei Starobinsky e Andrei Linde, ele ganhou o Prêmio Kavli de 2014 "por ser pioneiro na teoria da inflação cósmica."
Ele se formou no MIT em 1968 em física e permaneceu para receber um mestrado e um doutorado, também em física.
Como jovem físico de partículas, Guth desenvolveu a ideia de inflação cósmica em 1979 em Cornell e apresentou seu primeiro seminário sobre o assunto em janeiro de 1980. Mudando-se para a Stanford University, 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.
Primeiros anos e educação
Guth nasceu em uma família judaica em New Brunswick, New Jersey em 1947 e cresceu do outro lado do Rio Raritan em Highland Park, onde frequentou as escolas públicas locais. Após seu terceiro ano no Highland Park High School, deixou a escola e se inscreveu em um programa de cinco anos no Massachusetts Institute of Technology, onde poderia obter seu bacharelado e mestrado após mais dois anos. Guth obteve um bacharelado e mestrado em 1969 e um doutorado em 1972. Em 1971, casou-se com Susan Tisch, sua namorada do ensino médio. Eles têm dois filhos: Lawrence nascido em 1977 e Jennifer nascida em 1983.
Guth esteve em Princeton de 1971 a 1974, Columbia de 1974 a 1977, Cornell de 1977 a 1979, e o Stanford Linear Accelerator Center SLAC de 1979 a 1980. Como muitos outros jovens físicos da era do baby boom, ele teve dificuldade em encontrar um emprego permanente, porque havia muito menos cargos de professor assistente do que havia jovens cientistas procurando por tais cargos, um fenômeno que foi chamado de "geração de estudiosos perdidos."
No início de sua carreira, Guth estudou física de partículas, não cosmologia física. O trabalho mais antigo de Guth em Princeton foi no estudo de quarks, as partículas elementares que compõem prótons e nêutrons. Em Columbia, Guth estudou grande unificação GUTs, focando nas transições de fase geradas pela quebra de simetria espontânea. A maioria dos GUTs prediz a geração de monopolos magnéticos durante a quebra de simetria espontânea, mas nenhum havia sido 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 planicidade do universo. Dicke explicou como o problema da planicidade mostrava que algo significativo estava faltando na teoria do Big Bang da época. O destino do universo dependia de sua densidade. Se a densidade do universo fosse grande o suficiente, ele colapsaria em uma singularidade, e se a densidade real da matéria no cosmos fosse menor do que a densidade crítica, o universo ficaria cada vez muito 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 no universo em comparação com a quantidade de antimatéria. O GUT explicou todas as forças fundamentais conhecidas na ciência, exceto pela gravidade. Estabeleceu que em condições muito quentes, como as após o Big Bang, o eletromagnetismo, a força nuclear forte e a força nuclear fraca foram unidas para formar uma única 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 partículas poderiam ser obtidos estudando os primeiros segundos do universo.
Guth decidiu resolver este problema sugerindo um superesfriamento durante uma transição de fase atrasada. Isso pareceu muito promissor para resolver o problema do monopolo magnético. Quando Guth e seu colaborador Henry Tye chegaram a isso, Guth tinha ido para o Stanford Linear Accelerator Center SLAC por um ano. Tye sugeriu que verificassem se a expansão do universo não seria afetada pelo superesfriamento. O estado superesfriado é um vácuo falso: é um vácuo no sentido de que é o estado de menor densidade de energia possível; é "falso" pois não é um estado permanente. Vácuos falsos decaem, e Guth descobriria que, surpreendentemente, o decaimento do vácuo falso no início do universo produziria uma expansão exponencial do espaço. Isso resolveu o problema do monopolo, já que a expansão reduz proporcionalmente a densidade do monopolo.
Guth percebeu a partir de sua teoria que a razão pela qual o universo parece ser plano era que ele havia se ampliado a um tamanho tão avassalador em comparação ao seu tamanho original. A perspectiva é análoga à planicidade aparente da Terra, em escala humana, quando vista de sua superfície. O universo observável era na verdade apenas uma parte muito pequena do universo real. A teoria tradicional do Big Bang encontrou valores de ômega próximos a 1 sendo desconcertantes, porque qualquer desvio de 1 se tornaria rapidamente muito, muito maior. Na teoria da inflação, não importa onde ômega comece, ele se aproximará de 1 por causa da escala da expansão do universo. Na verdade, uma previsão importante da teoria inflacionária é que ômega será encontrado sendo precisamente 1.
Apesar de seu nome, a teoria do big bang não é realmente uma teoria de um estrondo. É realmente apenas uma teoria das consequências de um estrondo.
Duas semanas depois, Guth ouviu colegas discutindo algo chamado problema do horizonte. A radiação de fundo de microondas descoberta por Arno Penzias e Robert Woodrow Wilson aparecia extremamente uniforme, com quase nenhuma variação. Isso pareceu 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 extremidade, 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. Como a inflação começou com uma quantidade de matéria muito menor do que o Big Bang havia presuposto, uma quantidade tão pequena que todas as partes teriam estado em contato uma com a outra. 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, mesmo que suas partes não fossem mais capazes de influenciar uma à outra.
Guth primeiro divulgou suas ideias sobre inflação em um seminário no SLAC em janeiro de 1980. Ele ignorou monopolos magnéticos porque eram baseados em suposições de GUT, que estava fora do escopo do discurso. Em agosto de 1980, ele enviou seu artigo, intitulado "Inflationary universe: A possible solution to the horizon and flatness problems" para o journal Physical Review. Neste artigo, Guth postulou que a inflação do universo poderia ser explicada se o universo fosse superesfriado 28 ordens de magnitude abaixo das temperaturas críticas necessárias para uma mudança de fase.
O espaço é certamente algo mais complicado do que a pessoa média provavelmente realizaria. O espaço não é apenas um fundo vazio no qual as coisas acontecem.
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 parede. 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 havia sido independentemente trabalhando em inflação de bolha, mas sem considerar o problema da planicidade. Linde e Guth eventualmente trocaram artigos sobre o assunto.
Em 1983, Guth havia publicado um artigo descrevendo como seu cenário de universo superesfriado não era ideal, pois o "mecanismo de disparo" para sair de tal estado exigiria "ajuste extremo de parâmetros" e sentia que uma solução mais natural era necessária. No entanto, isso não o dissuadiu da crença de que o universo se expandiu exponencialmente em um vácuo em sua vida primitiva.
Interesses atuais
No passado, Guth estudou teoria de calibre em rede, monopolos magnéticos e instantons, máquinas de tempo de Gott e vários outros tópicos em física teórica. Grande parte do trabalho atual de Guth inclui extrapolar flutuações de densidade decorrentes de várias versões da inflação, para testar contra observações, e investigar inflação em modelos de "mundo de brana."
Guth é o Professor Victor F. Weisskopf de Física no Massachusetts Institute of Technology MIT. Ele escreveu mais de 60 artigos técnicos relacionados aos efeitos da inflação e suas interações com física de partículas.
Honras e prêmios
Ele venceu 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 British Institute of Physics.
Em julho de 2012, ele foi um dos agraciados inaugurais do Fundamental Physics Prize, a criação do físico e empresário de internet Yuri Milner.
Em 2014, ele foi co-receptor do Prêmio Kavli concedido pela Academia Norueguesa de Ciência e Letras, juntamente com Andrei Linde da Stanford University e Alexei Starobinsky do Landau Institute for Theoretical Physics, "por ser pioneiro na teoria da inflação cósmica." Naquele mesmo ano, Guth recebeu o Golden Plate Award da American Academy of Achievement.
Em 2005, Guth venceu o prêmio do escritório mais bagunçado de Boston, organizado pelo Boston Globe. Ele foi indicado por colegas que esperavam que isso o envergonhasse em arrumar, mas Guth tem bastante orgulho do prêmio.
Publicações
- Guth, Alan 1997. The Inflationary Universe: The Quest for a New Theory of Cosmic Origins. Perseus Books.
- Guth, Alan Fall 2002. "Inflation and the New Era of High-Precision Cosmology" PDF. physics@mit. MIT Department of Physics.
