Temas de vanguarda são discutidos na 3rd Joint Dutch-Brazil School on Theoretical Physics

O Amplituhedron, novo método para estudar a colisão de partículas em aceleradores como o LHC, foi um dos temas abordados

O ICTP-SAIFR promoveu, entre os dias 2 e 6 de fevereiro, a terceira edição de um curso em Física Teórica para discutir temas de vanguarda da área. O evento é realizado em parceria com a Escola de Pesquisa Holandesa de Física Teórica (DRSTP) e trouxe para o Brasil pesquisadores de algumas das melhores universidades do mundo, como Cumrun Vafa, de Harvard, Nima Arkani-Hamed, do Instituto de Estudos Avançados em Princeton, e Jan de Boer, da Universidade de Amsterdã.

O curso foi voltado para alunos de pós-graduação e pesquisadores interessados em Física de Altas Energias. Trinta doutorandos vieram da Holanda especialmente para o evento, com todas as despesas pagas pela DRSTP. Entre os temas discutidos estavam amplitudes de espalhamento e o amplituhedron, emaranhamento e teoria das supercordas.

Amplituhedron

Para estudar partículas subatômicas, entender do que são feitas e como interagem, uma das maneiras utilizadas pela física é mais simples do que se possa imaginar: joga-se uma partícula contra outra e observa-se o que acontece. É o método dos aceleradores, como o LHC. Partículas, como prótons, são arremessadas com grande energia umas contra outras e os cientistas analisam o resultado da colisão.

O mesmo experimento, no entanto, pode apresentar resultados diferentes quando é repetido exatamente da mesma maneira. O termo amplitude de espalhamento refere-se ao estudo das probabilidades de cada um desses resultados possíveis.

Representação artística do Amplituhedron (Reprodução).

Porém, mesmo os processos mais simples exigiam cálculos tão longos e complexos que apenas os mais potentes computadores podiam realizá-los. Modelos matemáticos foram então desenvolvidos para obter o resultado final de modo mais simples e rápido. Um dos mais recentes é baseado em uma estrutura geométrica chamada de Amplituhedron.

“Com o Amplituhedron, podemos simflificar uma equação com milhares de termos em uma equação com um único termo”, diz Arkani-Hamed, um dos pesquisadores que ajudaram a desenvolver o modelo. “Acredito que com essas novas ferramentas teremos grandes progressos nos próximos anos nessa área da física que busca entender a estrutura fundamental da matéria”.

Emaranhamento

Outro tema discutido foi o fenômeno do emaranhamento e suas possíveis aplicações.

Toda partícula tem uma característica intrínseca chamada de spin, um tipo de orientação magnética. Duas partículas estão emaranhadas quando a medida do spin de uma delas permite saber o spin da outra, independente da distância entre elas. Assim, é possível saber a propriedade de uma segunda partícula a partir de uma primeira.

Uma das aplicações do emaranhamento é na área de computação quântica. Diferente de computadores tradicionais, baseados em bits, computadores quânticos seriam baseados em qubits – bits quânticos.

“Os qubits se baseiam no spin de elétrons e, por isso, conseguiriam armazenar uma quantidade muito maior de informação”, explica de Boer. “O próximo passo para o desenvolvimento dos computadores quânticos é melhorar o armazenamento dos qubits, pois caso os spins mudem a informação pode se perder”.

*Texto publicado no Jornal da Unesp, número 308, edição de março/2015.