7/21/2019 lista07

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Lista de Exercícios 7

Introdução à Cosmologia – AGA0416

CMB e superfície de último espalhamento

1. O que foi o desacoplamento matéria-radiação? E a superfície de último espalhamento?

2. Estime a temperatura da CMB na época do desacoplamento usando a temperatura de corpo negro e sabendoa energia de ligação de um átomo de hidrogênio. Compare com a estimativa correta de  T des   = 3000  K. Qualo motivo da diferença?

3.  Avançado:  Refine a sua estimativa de  T des: leve em conta somente os fótons capazes de ionizar o átomo dehidrogênio usando a lei de Planck e considere que há somente um fóton ionizante para cada bárion.

4. De posse do valor correto de  T des, estime:

(a) o fator de escala ades  correspondente

(b) o redshift   zdes

(c) a época do desacoplamento matéria-radiação  tdes

História térmica do universo e nucleossíntese primordial

5. Estime a temperatura do universo como função do tempo na era da radiação. Qual era a temperaturaaproximada quando o universo tinha 1 segundo de idade?

6. A energia de ligação nuclear entre um próton e um nêutron – núcleo do deutério – é   ≈   2.2  MeV. Estime atemperatura do universo abaixo da qual os núcleos atômicos leves podem se formar de maneira análoga àmaneira como você resolveu a questão 2. O valor correto da temperatura correspondente é   T    ≈   0.1MeV   .Qual o motivo da diferença entre este valor e a sua estimativa?

7. Se compararmos com reações nucleares típicas, a meia vida do nêutron de 614 s é bastante longa. Qual seria

a consequência para a produção dos elementos leves se esta meia vida fosse muito curta (e.g., 1 s)? [Liddle,12.1]

8. Imagine um universo no qual a meia vida do nêutron fosse 100 s ao invés de 614 s. Estime a fração da massatotal bariônica na forma de hélio depois que a nucleossíntese primordial termina. [Liddle, 12.2]

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