No cadarço das botas
Em evento internacional, físicos se reunem para debater as aplicações e implicações do modelo “Bootstrap”
Uma das palestras durante a escola que fez parte do evento
Entre os dias 15 de maio e 16 de junho, o ICTP-SAIFR, localizado no prédio do Instituto de Física Teórica (IFT), da Unesp, sediou o Bootstrap 2017, evento internacional que acontece anualmente, sendo as últimas edições sediadas em Rehovolt, Israel, e em Florença, Itália. Composto em parte por um workshop (dividido em duas partes, entre os dias 15 e 19 de maio e depois entre 30 de maio e 16 de junho) e em parte por uma escola (a Simons Non-perturbative Bootstrap School, que ocorreu entre 22 e 29 de maio), o evento recebeu em torno de 135 participantes de diferentes nacionalidades. O objetivo foi discutir os avanços mais recentes na área, reunindo pesquisadores e alunos em seminários informais e discussões sobre técnicas matemáticas e computacionais para compreender e resolver problemas de sistemas fortemente acoplados em teoria quântica de campos (QFT, na sigla em inglês).
Bootstrap é um modelo proposto pela primeira por Werner Heisenberg, que estabeleceu, nos anos 40, a teoria de matriz-S, muito utilizada em estudos de mecânica quântica e em QFTs, mas só foi largamente desenvolvido a partir dos anos 70, quando a física de partículas vinha fazendo previsões de diversas partículas fundamentais. O modelo Bootstrap, na contramão do que vinha sendo proposto, passou a postular que não existiriam partículas mais elementares ou fundamentais do que outras, e que a atenção deveria se voltar às suas relações ao invés de suas características. Nessa visão, o universo seria melhor representado por uma rede dinâmica de eventos interelacionados. Nenhuma das propriedades dessa rede seria mais fundamental do que as outras, e todas seriam resultado das propriedades e relações entre as partes, o que determinaria a estrutura de toda a rede. Assim, o Bootstrap surge como uma ideia inovadora em contraposição à visão tradicional das partículas fundamentais. Dentro deste contexto encontra-se a “Simons Collaboration on the Nonperturbative Bootstrap” que é um grupo de estudo, financiado pela Fundação Simons, composto de cientistas excepcionais e cujo propósito é desenvolver estudos matemáticos e de física teórica que possam levar a novos descobrimentos ou levar a progressos significativos dentro da área de física de partículas.
Boostrap 2017
O símbolo do evento, uma brincadeira com a equação de simetria de cruzamento, uma das ideias centrais do “conformal bootstrap” e demonstra formas diferentes de encarar um mesmo problema.
O workshop manteve um ambiente informal durante suas palestras, com o uso exclusivo do quadro negro e sem limite de tempo rígido, encorajando a troca de ideias. “São mais discussões do que palestras propriamente ditas”, disse Pedro Vieira, do IFT, um dos organizadores do evento e membro da colaboração. O desafio do workshop foi entender e resolver QFTs fortemente acoplados, sendo o ponto de partida a descoberta (prévia ao evento) de que, em numerosos sistemas físicos, existe uma teoria de campo quântico única consistente com princípios gerais de simetria e mecânica quântica, e as previsões teóricas que se podem fazer a partir daí. Além de oportunidade de discutirem problemas em que trabalham, os participantes também puderam realizar novas colaborações e ter uma melhor compreensão do que está sendo produzido na área. Os resultados de Miguel Paulos e Dalimil Nazac, em que conseguiram uma maior compreensão analítica das equações bootstrap, publicados pouco antes da conferência, foram amplamente discutidos. Um dos trabalhos de destaque no workshop foi o de Vieira e colaboradores, em que reavivam o bootstrap não-perturbativo de matriz-S, que apesar de ter sido abandonado nos anos 70, deu origem a outras teorias, como, por exemplo, a teoria das cordas, e agora ganhou fôlego graças às discussões e colaborações estabelecidas no evento.
A escola, voltada para alunos de graduação e pós-graduação interessados no assunto, foi organizada em séries de palestras durante a manhã, deixando o período da tarde livre para a interação dos alunos, encorajados a trabalhar e discutir exercícios práticos. Após introduções teóricas a temas considerados fundamentais para o Bootstrap, como o espaço de teorias de campo conformes (CFT, na sigla em inglês) e a implementação numérica do Bootstrap conforme (conformal Bootstrap, em inglês), os alunos também puderam expandir seus conhecimentos nas aplicações do modelo em diferentes vertentes, como a correspondência AdS/CFT e aprender o uso de novas ferramentas para solucionar equações do conformal bootstrap, como os pacotes “sdpb” (disponível em: https://github.com/davidsd/sdpb) e “JuliBoot” (disponível em: https://github.com/mfpaulos/JuliBoots). Além disso, foram apresentados aos recentes desenvolvimentos relativos a CFTs de duas dimensões e seus correspondentes tridimensionais em gravidade quântica.
Colaboração
Tanto o workshop quanto a escola foram organizados pela Simons Collaboration on the Nonperturbative Bootstrap. A colaboração surgiu pelo interesse mútuo de pesquisadores de diferentes áreas da física pelo desafio de mapear e entender o espaço dos QFTs e de modelos fortemente acoplados, e pelo Bootstrapping, após avanços recentes na área. A investigação partiu do uso de princípios gerais de simetria e mecânica quântica para fazer predições concisas sobre o modelo sem recorrer a aproximações. Após a primeira conferência, chamada de “Back to the Bootstrap” (em referência ao ato de voltar ao modelo Bootstrap, que estava em desuso por parte dos físicos), em 2011, que aconteceu no Perimeter Institute no Canadá, surgiu a colaboração, que, com apoio da Simons Foundation (fundação que incentiva pesquisas inovadoras em diferentes áreas da ciência), possibilitou a organização de encontros anuais, incentivando uma comunidade crescente de cientistas interessados nos aspectos e aplicações deste modelo. “Temos planos, agora, de fazer pequenos encontros ao ano para discutir assuntos específicos, e um encontro grande onde os principais resultados possam ser apresentado e debatidos”, disse Vieira.
Para mais informações sobre a Simons Collaboration on the Nonperturbative Bootstrap, acesse o site (http://bootstrapcollaboration.com). Para vídeos das palestras do workshop, acesse http://bootstrap.ictp-saifr.org/. Para mais informações sobre a escola, acesse: http://bootstrap.ictp-saifr.org/school/.