ICTP-SAIFR realiza Escola em Física do LHC e QCD

A área de Física de Partículas vive um ano de expectativas com o início da nova etapa de coleta de dados do Large Hadron Collider (LHC), maior acelerador de partículas do mundo. Além de aprofundar os estudos sobre o Bóson de Higgs, o LHC tem como um de seus objetivos detectar uma nova partícula, o que significaria a existência de uma Física além do Modelo Padrão. Esses foram alguns dos motivos pelos quais o ICTP-SAIFR realizou a “School on QCD and LHC Physics”. Entre os dias 22 e 31 de julho, o evento debateu tópicos relacionados ao campo da Cromodinâmica Quântica e à Física de Partículas do LHC.  A Escola foi proposta e organizada por importantes nomes dessas áreas, como David Kosower (Saclay), Daniel de Florian (Universidad de Buenos Aires), Fernando Cordero (Universidade de Freiburg) e Rogério Rosenfeld (ICTP-SAIFR).

“Um dos méritos da Escola foi reunir cientistas de ponta do mundo inteiro para falar sobre suas especialidades”, diz Gavin Salam, pesquisador do CERN e palestrante do evento.

QCD

A área chamada de Cromodinâmica Quântica (ou QCD, da sigla em inglês Quantum Chromodynamics) estuda os fenômenos relacionados à Força Forte – aquela responsável pelas interações entre quarks e glúons. Ela é chamada assim devido a uma característica dessas partículas, similar à carga elétrica, que em vez de dois tipos (positivo e negativo), é observada em três tipos – denominados vermelho, verde e azul.

“A QCD existe há cerca de 40 anos, porém houve um grande crescimento de interesse nessa área na última década”, afirma Salam. “O LHC e suas descobertas forneceram uma grande motivação para os estudos em QCD. Minhas palestras introduziram as principais ideias relacionadas a essa área e aos processos e princípios físicos das interações entre quarks e glúons”.

Além disso, Salam ressaltou que estudos em QCD estão relacionados também com outras áreas da Física. “Ás vezes, a matemática envolvida nessas pesquisas pode ser aplicada em Teoria dos Campos, por exemplo. Assim, descobertas em uma dessas áreas podem dar contribuições significativas para os estudos da outra”.

LHC

Imagem de colisão entre dois prótons, realizada no CMS com energia de 7 TeV

“O LHC funciona para nós como um microscópio extremamente potente”, diz Kosower.

O acelerador de partículas, ao colidir prótons, permite o estudo de partículas em escalas milhares de vezes menores do que a do átomo. Entender o que acontece nessas colisões, entretanto, requer cálculos complexos. Aumentar a precisão desses cálculos, feitos muitas vezes baseados em aproximações, é um dos desafios da área de Kosower. O físico, vencedor do Prêmio J. J. Sakurai para Física de Partículas Teórica em 2014, fez contribuições significativas para a área e falou sobre Cálculos de Ordem Superior na Escola.

“Buscamos fazer previsões sobre as probabilidades de determinados eventos ocorrerem após as colisões e entender melhor o que acontece nesse universo subatômico”, disse ele.

Nessa segunda etapa de coleta de dados, um dos principais objetivos do LHC é aprofundar os estudos sobre o Bóson de Higgs, descoberto pelo acelerador em 2012. “Na primeira fase de experimentos do LHC, nossos estudos ficaram limitados por conta da estatística – conseguimos produzir poucos Bósons de Higgs. Agora, com maior energia e luminosidade, o LHC irá produzir e detectar uma quantidade muito maior de Bósons, o que permitirá estudos mais detalhados dessa partícula”.

Entre outros objetivos do LHC está descobrir novas partículas, não previstas pelo Modelo Padrão. Caso aconteça, isso significaria a existência de uma Física além do Modelo Padrão.

“O resultado mais interessante e mais empolgante, na minha opinião, seria a descoberta de algo novo, não previsto”, diz Kosower. “Mas, por enquanto, não há como saber o que irá acontecer. Talvez nenhuma nova partícula seja descoberta, talvez sim. Com a energia recorde do LHC de 13TeV, vamos olhar para um território até agora desconhecido”.