E se as forças invisíveis que mantêm o universo unido pudessem ser consideradas ondas? Este conceito é mais do que apenas especulação; Avanços teóricos recentes sugerem que tais ondas, que transportam o momento das partículas em rotação, podem tornar-se uma realidade. Estas ondas, conhecidas como ondas de momento angular, podem mudar a nossa compreensão das interações entre partículas, tal como a descoberta das ondas eletromagnéticas mudou as comunicações. Esta nova perspectiva na física poderia abrir caminho para formas inovadoras de visualizar e compreender forças invisíveis, desde as menores partículas até as maiores estruturas cósmicas.
À medida que a nossa compreensão do mundo físico continua a expandir-se, um estudo pioneiro conduzido pelo Professor Chen Jinling, pelo Professor Fan Xingyan e pelo Professor Xie Xiangru da Universidade de Nankai abriu um novo campo de investigação sobre fenómenos ondulatórios através da equação de Yang-Mills. A investigação inovadora, publicada recentemente na revista Physical Results, propõe a existência de ondas de momento angular, um conceito que poderá revolucionar a nossa compreensão das forças fundamentais da natureza.
A teoria de Yang-Mills faz parte do Modelo Padrão da física de partículas, que estende as equações de Maxwell a interações mais complexas. Estas incluem interações eletrofracas e fortes, estendendo nossa estrutura teórica além dos fenômenos eletromagnéticos clássicos descritos pelas equações originais de Maxwell. Esta extensão prevê ondas de momento angular, que podem ser detectadas através de fenômenos como oscilações de momento angular de spin, semelhantes ao “spin Zitterbewegung” observado nos elétrons de Dirac.
“Nossa pesquisa baseia-se no legado de Maxwell, usando a teoria de Yang-Mills para prever ondas de momento angular. Essas ondas surgem de simetrias e interações profundas que são cruciais para a compreensão das forças no Modelo Padrão da física de partículas”, explica o professor Chen.
Usando soluções de operadores para a equação de Yang-Mills sob aproximações de acoplamento fraco e zero, os pesquisadores demonstram como essas condições promovem o surgimento de novos fenômenos ondulatórios. Essas ondas se propagam por meio de interações envolvendo o spin de partículas, que são essencialmente mecânicas quânticas, mas observáveis em escala macroscópica.
“A nossa abordagem envolve um quadro teórico detalhado no qual consideramos um estado de vácuo sem nenhuma fonte externa de campos. Esta simplificação permite-nos derivar as condições sob as quais estas ondas aparecem, fornecendo informações sobre a sua potencial detecção e impacto mais amplo,” disse o Professor Chen, discutindo o método utilizado para demonstrar a existência destas ondas.
Esta pesquisa não apenas avança o conhecimento teórico, mas também propõe experimentos práticos para detecção de ondas de momento angular. Um experimento proposto envolve a observação dos efeitos das oscilações de spin nos elétrons de Dirac, onde oscilações rápidas do spin do elétron podem emitir ondas de momento angular detectáveis.
“A descoberta das ondas de momento angular pode aprofundar a nossa compreensão da estrutura do espaço-tempo e das interações fundamentais que governam o universo. Também pode promover o avanço das tecnologias que exploram essas interações”, observou o professor Chen.
Esta pesquisa inovadora marca um marco importante na física teórica e tem o potencial de levar a novas tecnologias e melhorar a nossa compreensão das forças fundamentais do universo. O Professor Jing-Ling destacou as implicações mais amplas da descoberta de ondas de momento angular, incluindo o seu potencial para influenciar futuras tecnologias e quadros teóricos. À medida que a comunidade científica anseia pela verificação experimental, o entusiasmo com estas descobertas contribui para a evolução da narrativa da física moderna.
Referência do diário
Fan Xingyan, Xie Xiangru e Chen Jingling. “Predição de ondas de momento angular a partir da equação de Yang-Mills.” Resultados em Física 56 (2024): 107300. doi: https://doi.org/10.1016/j.rinp.2023.107300
Sobre o autor
Jing Ling Chen Professor de Física na Universidade Nankai. Ele recebeu seu bacharelado (1994), mestrado (1997) e doutorado (2000) pela Universidade Nankai, na China. Ele trabalhou como pós-doutorado no Instituto de Física Aplicada de Pequim de 2000 a 2002, e como pesquisador na Universidade Nacional de Cingapura de 2002 a 2005. Seus interesses de pesquisa são física quântica e informação quântica, especialmente problemas quânticos fundamentais, como paradoxo EPR, emaranhamento quântico, direção EPR, não localidade de Bell e contextualidade quântica. Por suas contribuições às fundações quânticas, ele recebeu o prêmio Paul Ehrenfest de melhor artigo para fundações quânticas (2021). Nos últimos anos, ele fez algumas explorações originais em spin, como propor o potencial do vetor de spin, propor o efeito Aharonov-Bohm do tipo spin, prever ondas de momento angular de spin, etc.
