No vasto universo, componentes materiais microscópicos estão interligados com a dança das galáxias no universo, escondendo uma profunda história de descoberta. Aventure-se em um reino onde as leis da física como as conhecemos são desafiadas e confirmadas, e onde as forças invisíveis que mantêm unida a estrutura da nossa realidade são trazidas à luz. Esta narrativa não nasceu das páginas da ficção científica, mas da exploração de ponta no coração da física quântica. Nesta vanguarda, os cientistas estão a embarcar em investigações rigorosas para compreender as origens da massa das partículas, revelando conhecimentos que ligam o infinitesimal ao gigantesco, desde os átomos dos nossos corpos até estrelas distantes.
A busca incansável para decifrar os menores blocos de construção do universo e as forças misteriosas que tecem a realidade é uma saga que abrange séculos de exploração científica. Dentro deste vasto escopo de curiosidade e pesquisa, um estudo inovador publicado em Physics Letters B pelo professor Keh-Fei Liu, da Universidade de Kentucky, serve como um farol de progresso. Este trabalho inovador investiga o reino quântico para revelar a massa e os mecanismos de confinamento dos hádrons, as partículas subatômicas, incluindo prótons e nêutrons, que são fundamentais para a estrutura da matéria. Ao mergulhar na complexa dinâmica da cromodinâmica quântica (QCD) e compará-la com fenômenos da supercondutividade e da cosmologia, a pesquisa do professor Liu marca um grande salto em nossa compreensão dos princípios fundamentais do universo.
No centro desta pesquisa está a anomalia do traço, um fenômeno quântico interessante que surge da quebra da simetria da escala devido a efeitos quânticos. Esta anomalia é crucial para explicar a massa e o confinamento dos hádrons, garantindo a estabilidade dos núcleos atômicos. O professor Liu explicou: “Exploramos o papel dos traços de anomalias em várias propriedades hadrônicas… Os resultados mostraram que a correspondência do balanço de energia dos hádrons inferia uma equação de estado na qual traços de anomalias precipitadas da gelificação no vácuo davam uma pressão constante negativa, levando ao confinamento, assim como o mecanismo de confinamento de redemoinhos em supercondutores do tipo II. “
Através de análises cuidadosas e cálculos de QCD em rede, o Professor Liu descobriu que as anomalias vestigiais desempenham um papel decisivo na massa dos protões, enquanto a massa intrínseca dos quarks contribui com o resto, representando cerca de 8%. Esta revelação não só aprofunda a nossa compreensão da física de partículas, mas também entrelaça o destino das partículas mais pequenas com a vastidão do universo.
O estudo explora ainda a semelhança entre traços de anomalias na QCD e a constante cosmológica na relatividade geral. “As anomalias de traço no tensor energia-momento QCD e as constantes cosmológicas nas equações de Einstein estão ambas relacionadas a termos métricos que contribuem tanto para a energia quanto para a pressão”, observou o professor Liu, enfatizando a unidade potencial entre a física quântica e a cosmologia.
Ao entrelaçar insights do quântico ao cósmico, o trabalho do Professor Liu abre novos horizontes na nossa busca para compreender a estrutura do universo. Ele destaca o papel crítico dos traços de anomalias em diferentes fenômenos físicos, fornecendo uma perspectiva unificadora que preenche a lacuna entre as disciplinas físicas. Esta investigação não só enriquece a nossa compreensão das forças e partículas fundamentais, mas também abre caminho para a exploração futura da fronteira quântica. Legenda da imagem em destaque: Quebra de energia de prótons de vários quarks e glúons de sabor obtidos a partir de experimentos e cálculos de rede em duas escalas de energia diferentes.
Referência do diário
Keh-Fei Liu, “Hadrons, vórtices supercondutores e a constante cosmológica.” Letras de Física B, 2024. doi: https://doi.org/10.1016/j.physletb.2023.138418
Sobre o autor
Keh-Fei Liu Nasceu em Pequim e cresceu em Taiwan. Ele recebeu seu PhD pela Stony Brook University e lecionou na University of Kentucky até 2023. Atualmente trabalha no Lawrence Berkeley National Laboratory.
A principal área de pesquisa é a teoria de retículo de calibre, dedicada ao cálculo da estrutura do núcleon, momento de dipolo do elétron do nêutron, espalhamento neutrino-núcleo e densidade finita. Ele também trabalhou no projeto de reatores de fusão baseados em aceleradores.
Ele ganhou o primeiro prêmio em Física Teórica da Academia Chinesa de Ciências em 1987, o Prêmio Humboldt de Cientista Sênior em 1989 e o Prêmio Memorial Albert D. e Elizabeth H. Kirwan em 2018.
Ele é membro da Sociedade Americana de Física.
