Pesquisa

Tenho experiência nas áreas de teorias quânticas de campos e física nuclear de altas energias, trabalhando atualmente com aplicações da dualidade holográfica calibre/gravidade à física de fluídos quânticos fortemente acoplados dentro e fora do equilíbrio. Dentro deste escopo geral de aplicações, uma das linhas de pesquisa que venho desenvolvendo há anos tem como ênfase o estudo das propriedades termodinâmicas e hidrodinâmicas do plasma de quarks e glúons produzido em colisões relativísticas de íons pesados. Em uma outra linha de pesquisa correlata, tenho também utilizado técnicas de relatividade geral numérica aplicadas em holografia como uma ferramenta de estudo de diversos aspectos físicos da dinâmica distante do equilíbrio em fluidos quânticos fortemente acoplados, envolvendo tópicos de investigações como: processos de hidrodinamização e termalização na evolução dinâmica de estados iniciais fora do equilíbrio, produção de entropia, cálculo de modos quasinormais de buracos negros assintoticamente AdS, etc.

Publicações e citações no Google Scholar: https://scholar.google.com/citations?user=eBSb6wUAAAAJ

Publicações e citações no Inspire HEP: https://inspirehep.net/authors/1064912?ui-citation-summary=true

Performance da Pesquisa (até junho de 2024):

34 artigos completos publicados (1 Living Reviews in Relativity, 1 PPNP, 1 PRL, 6 JHEP, 20 PRD - sendo 1 Editors' Suggestion, 4 PLB, 1 EPJC) e 5 artigos de proceedings publicados. Atualmente tenho 1 artigo submetido para publicação.

1432  citações e fator-H 19 (Google Scholar).

Coordenador do Projeto Universal do CNPq no. 407162/2023-2, intitulado QCD, hadrons e sistemas fortemente interagentes, em colaboração com os Professores Fabio Braghin (UFG) e Willians Barreto (UFABC), com vigência de 12/2023 a 12/2026.

Árbitro de 10 periódicos científicos:

EPL - Europhysics Letters (desde 2014).

Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics (desde 2015).

Physical Review D: Particles, Fields, Gravitation, and Cosmology (desde 2016).

The European Physical Journal A (desde 2017).

Annals of Physics (desde 2017).

Physics Letters B (desde 2018).

Modern Physics Letters A (desde 2019).

Physical Review Letters (desde 2021).

The European Physical Journal C (desde 2022).

Chinese Physics C (desde 2023).

Recebi por 3 anos consecutivos, de 2019 - 2021, a distinção de Distinguished EPJ Referee, concedida pelo European Physical Journal a árbitros com notáveis contribuições na tarefa de revisão de artigos científicos: https://www.epj.org/distinguished-epj-referees.

Contexto físico geral da minha área de pesquisa:

A cromodinâmica quântica (QCD, na sigla em inglês para quantum chromodynamics) é a teoria quântica de campos que descreve a interação nuclear forte, uma das quatro interações fundamentais atualmente conhecidas na natureza (as outras três interações fundamentais são: a interação eletromagnética e a interação nuclear fraca - as quais são descritas de modo unificado pela teoria quântica de campos eletrofraca; e a interação gravitacional, cuja descrição clássica é feita pela teoria da Relatividade Geral de Einstein). A interação nuclear forte é responsável por dois fenômenos importantes para a estrutura microscópica da matéria:

1) A estabilidade do núcleo atômico: o núcleo dos átomos é composto por prótons e nêutrons aglutinados, e uma pergunta imediata que se põe é: como nêutrons tem carga elétrica nula e prótons tem carga elétrica positiva, e sabemos do eletromagnetismo que cargas de mesmo sinal se repelem, como é possível que o núcleo dos átomos não se desfaça devido à repulsão elétrica entre os prótons em seu interior?! A resposta para esta questão é dada pela QCD: prótons e nêutrons não são partículas fundamentais, mas partículas compostas por subpartículas, os denominados quarks e glúons; a interação nuclear forte entre os quarks é mediada pelos glúons e é atrativa, sendo muito mais intensa que a repulsão elétrica entre os prótons, de modo que a estabilidade nuclear é um efeito de dominância da interação nuclear forte na escala atômica.

2) A geração da maior parte da massa da matéria ordinária do universo: muito embora o bóson de Higgs no modelo padrão da física de partículas seja o responsável por gerar a massa das partículas elementares do modelo padrão (com exceção da massa dos neutrinos, cujo mecanismo de geração de massa ainda não foi descoberto e se constitui em um exemplo de física além do modelo padrão), a maior parte da massa da matéria ordinária do universo não é devida ao mecanismo de Higgs, mas sim devida à interação nuclear forte.

De fato, estima-se que da constituição de massa e energia do universo, aproximadamente 68% seja formada por energia escura (cujas propriedades físicas ainda nos são desconhecidas), 27% de matéria escura (um tipo de matéria que não interage eletromagneticamente, mas que interage gravitacionalmente e cuja detecção direta ainda não foi alcançada), e apenas 5% de matéria dita ordinária, cujas propriedades nos são mais bem conhecidas, sendo descritas pelo modelo padrão da física de partículas.

Da matéria ordinária do universo, a maior parte do conteúdo de massa e energia se refere à chamada matéria hadrônica, constituída principalmente por bárions (partículas com número bariônico unitário, geralmente compostas por três quarks de valência, como no caso dos prótons e dos nêutrons) e mésons (partículas com número bariônico nulo, geralmente compostas por um quark e um antiquark de valência, como no caso dos píons). Ocorre que, por exemplo, a massa do próton e a massa do nêutron não correspondem à soma das massas dos seus quarks de valência. De fato, a soma das massas dos quarks de valência de prótons e nêutrons (os quais compõem os núcleos dos átomos) respondem por apenas aproximadamente 2% da massa dos núcleos atômicos; os 98% restantes são devidos à grande quantidade de energia nuclear forte responsável pelo confinamento dos quarks presentes no interior dos núcleons (prótons e nêutrons), o que é explicado pela QCD, a teoria quântica de campos que descreve a interação nuclear forte.

Uma dificuldade que ocorre no tratamento matemático da QCD para diversas escalas de energia de interesse físico é que a QCD se constitui em uma teoria fortemente acoplada no chamado "regime infravermelho" (correspondendo a "baixas energias", quando comparadas às escalas de temperaturas típicas no início do universo). Isso significa que métodos perturbativos (como o cálculo de diagramas de Feynman em teoria quântica de campos perturbativa) não são plenamente aplicáveis na descrição matemática da QCD fortemente acoplada. Deste modo, abordagens complementares devem ser utilizadas para auxiliar no estudo da interação nuclear forte no regime infravermelho.

Uma dessas abordagens complementares é a chamada dualidade holográfica calibre/gravidade, a qual foi proposta originalmente pelo físico argentino Juan Maldacena no final dos anos 90, e se constituiu em um dos mais populares frameworks da física teórica desde então. Em termos gerais, a dualidade calibre/gravidade é um caso particular da dualidade mais geral calibre/supercordas, onde observáveis físicos de uma teoria quântica de campos de calibre em um espaço-tempo plano de D dimensões são mapeados em outros observáveis físicos de uma teoria dual de supercordas definida em um espaço-tempo curvo assintoticamente Anti-de Sitter (AdS) com mais do que D dimensões, e cuja fronteira seria o espaço-tempo de D dimensões onde a teoria quântica de campos de calibre original está definida (daí a noção de "holografia", onde as propriedades de um sistema de dimensão maior que D são retratáveis por um sistema de dimensão D, e vice-versa). Contudo, a manipulação matemática da dualidade calibre/supercordas é deveras complexa e cálculos mais factíveis são realizados no caso particular onde correções de laços quânticos e estados massivos de supercordas são negligenciados, levando à chamada dualidade calibre/gravidade, onde agora observáveis de uma teoria quântica de campos fortemente acoplada e com um grande número de cargas de cor (essas são as duas restrições impostas sobre a teoria quântica de campos de calibre ao se fazer os dois negligenciamentos supracitados) são mapeados em outros observáveis de uma teoria de gravitação clássica (limite de baixas energias da teoria de supercordas, a qual se constitui na principal teoria candidata à descrição da gravitação quântica) em um espaço-tempo com ao menos uma dimensão extra (a qual, na dualidade holográfica, se constitui em uma forma de geometrização da escala de energia do fluxo do grupo de renormalização da teoria quântica de campos fortemente acoplada definida na fronteira do espaço-tempo AdS de dimensão superior). 

Deste modo, na dualidade holográfica calibre/gravidade, uma teoria quântica de campos de calibre fortemente acoplada (e com o número de cargas de cor, Nc, muito grande) pode ser matematicamente descrita de um modo muito mais simples em termos de cálculos envolvendo gravitação clássica em espaços-tempo assintoticamente AdS com ao menos uma dimensão extra, o que em geral envolve o uso de técnicas de Relatividade Geral numérica. Embora o dual holográfico exato da QCD seja desconhecido, diversos modelos efetivos holográficos foram propostos na literatura para descrever alguns aspectos de física hadrônica na fase confinante da QCD, e também alguns aspectos da termodinâmica e da hidrodinâmica do plasma de quarks e glúons (QGP, na sigla em inglês para quark-gluon plasma), que é um novo estado desconfinado da matéria da QCD produzido em colisões relativísticas de íons pesados no RHIC (colisor de partículas hadrônicas, localizado nos Estados Unidos) e no LHC (colisor de partículas de altas energias, localizado na fronteira da Suíça com a França).

Minha atuação como pesquisador nos últimos anos tem se concentrado na aplicação da dualidade holográfica calibre/gravidade no cálculo de propriedades termodinâmicas e de coeficientes de transporte hidrodinâmicos para o QGP, bem como no estudo em geral de física distante do equilíbrio em fluidos quânticos fortemente acoplados. Neste último contexto, técnicas de relatividade geral numérica são empregadas para descrever espaços-tempo dinâmicos duais a fluidos fortemente acoplados distantes do equilíbrio. O framework holográfico permite analisar, desde um ponto de vista microscópico, como estados iniciais fora do equilíbrio evoluem no tempo de modo a eventualmente adquirir, a tempos longos, uma descrição universal macroscópica em termos de poucas variáveis efetivas de natureza hidrodinâmica e termodinâmica. Quando um meio inicialmente distante do equilíbrio evolui no tempo e passa a satisfazer as equações da hidrodinâmica, dizemos que ocorreu um processo de hidrodinamização deste meio. Posteriormente, quando o meio atinge o equilíbrio termodinâmico, dizemos que ocorreu um processo de termalização do meio, o que também pode ser analisado no framework holográfico.

Os artigos que produzi até o momento nestas linhas de pesquisa podem ser checados nos links relacionados acima.

Última atualização do texto descritivo sobre a pesquisa: agosto de 2022.