Teoria da Perturbação Quiral

Prévia do material em texto

1/3
Colocando a teoria da perturbação quiral para o teste
Os cientistas colocam a teoria da perturbação quiral à prova com um conjunto de novos experimentos
que ajudaram a definir propriedades fundamentais dos prótons.
Os prótons – blocos de construção da matéria comum – são objetos compostos compostos de quarks
unidos por uma forte força mediada por glúons. Essas partículas elementares e suas interações são
descritas com precisão por uma teoria chamada cromodinâmica quântica, cuja compreensão moderna
permite que os cientistas realizem cálculos se as velocidades relativas das partículas em interação forem
grandes o suficiente.
No entanto, na maioria das interações entre prótons e outras partículas fortemente interagindo
conhecidas como hádrons, seu movimento é relativamente “lento”, portanto, outras abordagens teóricas
devem ser usadas. Uma necessidade ainda mais urgente para eles surge se alguém está interessado
nos detalhes de como quarks e glúons são distribuídos dentro de hádrons.
A mais desenvolvida dessas abordagens é a teoria da perturbação quiral, que possibilita descrever
quantitativamente os resultados da interação de hádrons e calcular propriedades como massa, carga
elétrica e um momento angular interno chamado spin.
No entanto, há um problema: apesar do fato de que essa teoria é inspirada pela cromodinâmica
quântica, ela não é rigorosamente derivada do último, de modo que suas previsões exigem verificação
empírica independente.
https://www.quantamagazine.org/a-new-map-of-the-standard-model-of-particle-physics-20201022/
2/3
Colocando a teoria em prática
Para testar alguns deles, uma equipe de físicos de instituições colaboradoras dos EUA, bem como
colegas de outros países, realizou estudos experimentais sobre a estrutura do próton na Instalação
Nacional de Aceleradores Thomas Jefferson. Os resultados dos estudos foram publicados recentemente
na revista Nature Physics.
O primeiro parâmetro do próton que os pesquisadores mediram foi a polarização de rotação, que
descreve uma resposta dependente de spin do próton a um campo eletromagnético e nunca foi medido
anteriormente. O segundo parâmetro foi a polarização da cor, que contém informações sobre como a
rotação de um próton afeta as peculiaridades das interações fortes da partícula e nunca foi medido sob
as condições experimentais atuais.
Para medir essas quantidades, um método padrão para a física de partículas elementares foi usado
onde as partículas colidem e informações sobre suas propriedades são extraídas dos dados de
dispersão observados. Os prótons em estudo estavam em um 3alvo de amônia sólida (NH 3) colocado
em um campo magnético forte e sua estrutura foi sondada com um feixe de elétrons incidente, que se
espalhou para fora do alvo.
As polarizabilidades medidas dessa maneira foram então comparadas com as previsões feitas usando a
teoria da perturbação quiral.
Como a teoria da perturbação quiral se comprote?
Como não é tão fundamental quanto a cromodinâmica quântica, esta teoria é na verdade um conjunto de
modelos cujos parâmetros diferem dependendo das suposições sobre as propriedades sutis da
interação forte. Atualmente, existem dois modelos principais desse tipo que predizem valores diferentes
para as polarizabilidades de prótons.
As medições dos cientistas permitiram determinar qual dos dois modelos descreve melhor a estrutura de
partículas fortemente interagindo e, de fato, as previsões de uma delas combinavam muito bem com os
dados experimentais.
Apesar da importância de seus resultados, os cientistas observam que ainda têm muito trabalho a fazer.
As quantidades que estudaram foram medidas em três energias de colisão fixa, mas a teoria da
perturbação quiral prevê esses valores para uma faixa de energia bastante ampla, na qual seria
interessante compará-los com dados experimentais.
Apesar da complexidade de executar tais experimentos e o tempo necessário para analisar seus
resultados, os pesquisadores dizem que vão completar os estudos no futuro.
Referência: D. Ruth, et al., Estrutura de spin de prótons e polarizabilidades generalizadas no forte
regime de cromodinâmica quântica, Física da Natureza (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01781-y
Crédito da imagem: Tareq Ajalyakin em Unslpash
ASN WeeklyTradução
https://www.nature.com/articles/s41567-022-01781-y
https://www.nature.com/articles/s41567-022-01781-y
https://www.nature.com/articles/s41567-022-01781-y
3/3
Inscreva-se para receber nossa newsletter semanal e receba as últimas notícias científicas diretamente
na sua caixa de entrada.
ASN WeeklyTradução
Inscreva-se no nosso boletim informativo semanal e receba as últimas notícias científicas.