Revista Brasileira de Ensino de Física (Aug 2023)
Colisões de íons pesados – Um exemplo de observação indireta de fenômenos físicos
Abstract
Desde Galileu e Newton, a Física consolidou-se como um campo do conhecimento que se dedica à observação da natureza e da criação de modelos que expliquem os fenômenos. Com a termodinâmica aliada à mecânica dos fluidos podemos ter uma ideia do comportamento do clima, por exemplo. Com o passar do tempo, o conhecimento acerca da natureza foi se aperfeiçoando e novas questões sobre a constituição da matéria e nossa própria origem foram se tornando mais complexas. Neste cenário, surge, da forma como conhecemos hoje, a Física das partículas elementares , a Teoria Quântica dos Campos e a Cromodinâmica quântica , que tratam do que nós entendemos hoje serem “os blocos fundamentais” de constituição de todo o Universo, a saber, os léptons (com seus neutrinos) e os quarks. Segundo a cromodinâmica quântica, em particular às propriedades de confinamento e liberdade assintótica , é impossível detectar um quark isolado, isto é, eles sempre estão em estados ligados aos pares, formando mésons, trios, formando bárions e em estados mais complexos, como os tetraquark e pentaquark . Contudo, sob condições extremas de temperatura e pressão, levantou-se a hipótese que os quarks e glúons (partículas mediadoras da interação entre quarks) podem estar “livres” em um determinado volume. Esta hipotética fase da matéria é chamada plasma de quarks e glúons , QGP na sigla em inglês. Especula-se que tenha existido nos primeiros instantes após o Big Bang e que exista no interior de estrelas de Nêutrons devido à enorme densidade de energia nesses locais. Essas condições de altíssimas temperatura e densidade de energia podem ser reproduzidas em laboratório com a colisão de íons pesados em regime ultrarrelativístico em aceleradores como o RHIC e o LHC. Devido ao tempo extremamente curto de duração da fase QGP após a colisão, não conseguimos observar diretamente o plasma, apenas os chamados observáveis finais , como as partículas geradas por esse conjunto de quarks, glúons e energia e a distribuição de momento dessas partículas. Neste texto, discutiremos os elementos fundamentais dessa teoria e seus principais avanços.
Keywords
