A investigação da força nuclear forte sob condições extremas

Resumo

Ao colidir núcleos de átomos pesados que foram acelerados a incríveis energias, somos capazes de criar estados exóticos da matéria e sondar as propriedades fundamentais do universo. Em particular, acredita-se que temperaturas extremamente altas podem ser alcançadas nestas colisões de íons pesados relativísticos. Nestas condições, a física é regida pela cromodinâmica quântica (QCD), a teoria fundamental da interação forte. De acordo com a QCD, para temperaturas muito elevadas deve existir uma nova fase da matéria, chamada de plasma de quarks e glúons (QGP). Os resultados do Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) e do Large Hadron Collider (LHC) já deram uma demonstração qualitativa da criação de uma substância que se comporta como um fluido fortemente acoplado e quase perfeito. Novos dados do RHIC e LHC fornecerão uma oportunidade para quantificar as propriedades do QGP, e para caracterizar a dinâmica fora do equilíbrio dos estágios iniciais da colisão. Propõe-se aqui o uso de ferramentas fenomenológicas e teóricas de última geração para extrair informações quantitativas precisas a partir desses novos dados experimentais. Especificamente, propõe-se obter a primeira determinação precisa (incluindo uma análise quantitativa da incerteza sistemática) das propriedades de transporte do QGP, em especial suas viscosidades de cisalhamento e volumétrica, além da investigação de características do diagrama de fase em equilíbrio (por exemplo, a existência e a localização de um possível ponto crítico). Simultaneamente, propõe-se estudar os estágios iniciais fora do equilíbrio pré-QGP dessas colisões, com o intuito de determinar a descrição correta do regime de pequeno x da função de onda nuclear e os mecanismos dinâmicos que impulsionam o sistema em direção ao equilíbrio. (AU)