Físicos estreitam ponto crítico da força nuclear forte
Pesquisadores avançaram na identificação de um ponto crítico onde a força nuclear forte enfraquece, permitindo que quarks e glúons formem um plasma quente. Ao analisar colisões em um acelerador de partículas em Nova York, cientistas estreitaram a localização possível desse ponto em um diagrama de fases. Essa descoberta pode revelar insights sobre o universo primordial e estrelas de nêutrons.
A força nuclear forte, a interação mais potente da natureza, une quarks e glúons em prótons e nêutrons. Por décadas, físicos buscaram um "ponto crítico" onde essa força se solta abruptamente, similar ao ponto triplo na água onde líquido, gelo e vapor coexistem. Tal ponto marcaria uma transição abrupta para um plasma de quarks e glúons, um estado soposo de matéria criado em colisões de alta energia.
Xin Dong, no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley na Califórnia, liderou uma equipe que examinou dados de colisões de íons de ouro no Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) no Laboratório Nacional de Brookhaven em Nova York. Eles estudaram o número e a distribuição de partículas produzidas, visando mapear um diagrama de fases para matéria de quarks e glúons sob temperaturas e pressões variadas. Embora a análise não tenha localizado precisamente o ponto crítico, ela restringiu significativamente a região onde ele pode existir.
"Estávamos efetivamente tentando criar um diagrama de fases para quarks e glúons", disse Dong. O experimento revelou um "derretimento" gradual em plasma em algumas áreas, mas o ponto crítico envolveria uma mudança repentina, semelhante à formação de pedaços de gelo na água.
Agnieszka Sorensen, na Facility for Rare Isotope Beams em Michigan, que não esteve envolvida, observou que o trabalho orienta buscas futuras e destaca propriedades chave de partículas como indicadores. Claudia Ratti, na Universidade de Houston, elogiou a precisão, especialmente em uma região teoricamente desafiadora do diagrama, e pediu análises em energias mais baixas onde as previsões convergem.
Dong enfatizou que detectar o ponto crítico seria um "avanço geracional". A força forte é única entre as forças fundamentais por potencialmente ter tal ponto, e influenciou a matéria quente e densa pós-Big Bang e governa as estruturas das estrelas de nêutrons. Completar o diagrama de fases poderia iluminar esses fenômenos cósmicos.
Os achados aparecem em Physical Review Letters (DOI: 10.1103/9l69-2d7p).