Desde os bancos escolares, aprendemos que o núcleo atômico se divide em blocos de construção chamados prótons e nêutrons. Essas partículas elementares, por sua vez, são formadas por “bolinhas” menores, chamadas quarks, unidas por partículas que funcionam como uma “cola” chamadas glúons.
Embora, desde a década de 1960, esta explicação tenha funcionado, até agora não havíamos conseguido explicar plenamente as propriedades do núcleo do átomo, usando apenas essas partículas menores. Era como se não pudéssemos explicar uma escultura de Lego a partir dos seus pequenos tijolos.
Finalmente, em um estudo recente, publicado na revista Physical Review Letters, uma equipe internacional de físicos conseguiu quebrar esse paradoxo. Eles unificaram as duas formas diferentes de entender os átomos: a “baseada em prótons e nêutrons, que podemos ver em baixas energias, e outra, para altas energias, baseada em quarks e glúons”, explica o coautor Aleksander Kusina, do Instituto de Física Nuclear da Polônia (FJ PAN), em um comunicado.
Unindo as duas visões do núcleo atômico
Os pesquisadores bombardeiam o núcleo atômico com elétrons, para analisá-lo.Fonte: IFJ PAN
Para “enxergar” os núcleos atômicos, os físicos bombardeiam essa parte central do átomo com partículas menores e registram em detalhes os resultados das colisões. Normalmente, eles utilizam elétrons, não apenas por serem mais fáceis de acelerar e direcionar, mas também porque sua carga elétrica negativa permite uma interação mais forte com os núcleos.
Os experimentos feitos até agora mostraram que, quando os elétrons têm energias mais baixas, os núcleos aparecem em forma de núcleons (prótons e nêutrons), mas, sob altas energias eletrônicas, são os pártons (quarks e glúons) que se tornam visíveis. Mas ainda não foi possível combinar as duas descrições em um quadro único.
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Usando dados do acelerador de partículas LHC do CERN, em Genebra, os físicos do IFJ PAN estudaram como os quarks e glúons se organizam dentro dos núcleos atômicos em altas energias. Para isso, utilizaram a ferramenta função de distribuição de pártons" (PDF), que mapeia como essas partículas se comportam e se distribuem dentro dos prótons, nêutrons e do núcleo na totalidade.
Qual o resultado prático do novo experimento?
No estudo, pesquisadores usaram dados sobre colisões de alta energia do CERN.Fonte: Getty Images
Podendo prever a chance de uma partícula específica ser criada quando um elétron ou um próton colide com o núcleo, a nova abordagem permitiu que pesquisadores determinem “as funções de distribuição de pártons em núcleos atômicos, as distribuições de pártons em pares de núcleos correlacionados e até mesmo o número desses pares correlacionados para os 18 núcleos atômicos estudados”, afirma o comunicado.
Segundo Kusina, ao modificar o modelo que simula o emparelhamento de certos núcleos, eles perceberam que o efeito também pode funcionar no nível de párton.
Surpreendentemente, isso possibilitou simplificar a descrição teórica. Em outras palavras, abre a possibilidade de estudar futuramente, de forma precisa, as distribuições de pártons para núcleos atômicos individuais.
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