Valor da força forte obtido por brasileiro é incluído no compêndio da Física

Com informações da Agência Fapesp - 06/12/2022

Esquema do decaimento do lépton tau, que decai em um neutrino e em um bóson W (em azul). Os quarks são produzidos pelo W e interagem fortemente (bolha rosa), formando os hádrons que são detectados (pions e káons). O processo possibilita determinar um valor para a constante de acoplamento forte.
[Imagem: Diogo Boito]

Valor da força forte

O trabalho de pesquisadores brasileiros acaba de ser incorporado no compêndio Revisão da Física de Partículas (Review of Particle Physics), uma espécie de "resumão" do saber científico atual no campo da física de partículas e da cosmologia.

O trabalho envolve a força forte, um ingrediente fundamental para a existência do Universo, tal como o conhecemos. É ela que aglutina os quarks para formar prótons e nêutrons. Estes, por sua vez, compõem os núcleos dos átomos. Com isso, a força forte explica 99% da massa do Universo.

Ela recebe o nome de "forte" porque, na escala do núcleo atômico, ela é de fato muito mais forte do que as outras três interações conhecidas: a gravitacional, a eletromagnética e a força fraca. Por ser tão forte, é impossível encontrar quarks livres de forma estável na natureza.

A grande questão envolve saber o valor da força forte, um cálculo que depende de um parâmetro que pode ser considerado uma das grandezas fundamentais da física: A constante de acoplamento forte, conhecida como "alpha_s", um número puro, adimensional.

Como é calculada a força forte

O valor da constante é estabelecido pela média das determinações consideradas mais confiáveis, feitas por diferentes grupos de pesquisa espalhados pelo mundo.

E um desses grupos é o do professor Diogo Boito, do Instituto de Física da USP em São Carlos, que determinou recentemente o valor da constante de acoplamento forte alpha_s em quatro processos diferentes.

Os resultados publicados pela equipe em vários artigos nos últimos anos foram agora incorporados à média divulgada pela edição de 2022 do compêndio da física, contribuindo para que se chegasse ao valor recomendado: 0,1179 ± 0,0009.

"Quatro determinações nossas para alpha_s entraram na média mundial dessa constante feita pelo PDG [Particle Data Group]. A teoria não permite prever o valor da constante de acoplamento forte. Por isso, para determiná-la, temos que combinar cálculos teóricos com dados experimentais," explicou Diogo.

O pesquisador informa que, para extrair o valor da constante, ele e seus colaboradores calcularam diferentes processos, como decaimentos de partículas, espalhamentos em colisões etc., e compararam seus cálculos com resultados experimentais obtidos em grandes aceleradores de partículas, como o LHC. "Nossas determinações resultaram de cálculos teóricos de dois tipos de processos: decaimentos do lépton tau em partículas formadas por quarks, conhecidas como hádrons; e produção de hádrons na interação do elétron com sua antipartícula, o pósitron," detalhou ele.