Física hadrônica

Apresentação

Sistemas complexos em vários níveis prevalecem em muitos campos da física. O primeiro nível de complexidade encontra-se na física hadrônica, um campo que emerge na borda entre a física nuclear e a física das partículas elementares. O foco principal da Física hadrônica reside no estudo da sínteses dos menores constituintes da matéria, os quarks e glúons puntiformes, nos hadrons que interagem fortemente.

A física hadrônica estuda também as partículas que interagem fortemente, suas interações mútuas, estrutura interna e dinâmica assim como suas propriedades estáticas. De particular interesse é o estudo de possíveis novas estruturas hadrônicas na forma de bolas de fogo, híbridos, etc, uma vez que ditos estados refletem a interação forte em combinações não usuais de quarks e glúons.

O segundo nível de complexidade aparece quando são formados sistemas de vários nucleons: os núcleos. A interação forte também cria configurações exóticas nestes sistemas de vários corpos, em particular, em sistemas com um excesso importante de prótons ou néutrons. Ditos estudos estão na vanguarda nos novos aceleradores de feixes radioativos.

Teoricamente, a interação a altas energias entre quarks e glúons é descrita com sucesso pela Cromodinâmica Quântica (QCD). No entanto, a baixas energias ditos cálculos para a interação entre hâdrons não podem ser realizadas analiticamente. Assim, métodos usando Teoria de Peturbação Quiral (ChPT) e modelos para lagrangianos fenomenológicos estão sendo desenvolvidos. Desde um ponto de vista numérico, a técnica de QCD na rede é o único método conhecido para calcular a estrutura dos hâdrons desde primeiros princípios.

Um ponto importante na física hadrônica é o entendimento da dinâmica do confinamento de quarks. Esta dinâmica é muito especial, porque também envolve a criação de massa. A massa hadrônica é gerada dinâmicamente principalmente pela interação dos quarks dentro do hâdron e pela auto-interação dos glúons. Aqui os sistemas de quarks são muito diferentes dos sistemas nucleares, nos quais as massas estão dadas essencialmente pela soma das massas dos seus nucleons. O confinamento na QCD tem uma dinâmica muito diferente comparada com a dinâmica envolvida no agrupamento de nucleons no núcleo ou do agrupamento de átomos numa molécula.

A pesquisa experimental em física hadrônica e nuclear requer de grandes aceleradores e equipamento experimental complexo. Mais ainda, uma avançada aquisição de dados e simulações de Monte Carlo são partes importantes dos projetos.