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Colisões de íons pesados relativísticos e violação de causalidade

As colisões de íons pesados relativísticos, como as de chumbo-chumbo (Pb-Pb) ou próton-chumbo (p-Pb), são fundamentais para o estudo do plasma de quarks e glúons (QGP). Este estado da matéria nuclear é alcançado em condições extremas de temperatura e densidade, recriadas em aceleradores de partículas como o LHC (Large Hadron Collider) e o RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider). Determinar as propriedades fundamentais do QGP, como a sua baixa viscosidade que o caracteriza como um líquido quase perfeito, é um dos objetivos dos programas destes aceleradores. 

Para entender melhor a formação e as propriedades do plasma de quarks e glúons, utilizam-se modelos computacionais baseados na hidrodinâmica relativística viscosa. Essas simulações recriam a evolução espaço-temporal das colisões e combinam diferentes estágios com múltiplos processos físicos. Cada estágio possui parâmetros específicos que desejamos determinar, e ao final das simulações, os resultados são comparados com medidas experimentais dos aceleradores.

Embora esses modelos apresentem resultados coerentes com as observações experimentais, descobriu-se que algumas simulações podem violar a causalidade relativística. Isso significa que, em certas regiões, as perturbações no estado de equilíbrio do fluido nuclear se propagam mais rápido que a velocidade da luz. Essa violação ocorre nas próprias equações da hidrodinâmica relativística viscosa, indicando que a teoria pode não estar representando fielmente a dinâmica subjacente da Cromodinâmica Quântica (QCD), a teoria que descreve as interações entre quarks e glúons.

O objetivo do trabalho é entender melhor esse problema de violação de causalidade nas simulações e suas consequências. Os resultados mostram que a violação, embora presente, ocorre em uma pequena parte do sistema e pode ser reduzida com ajustes nos parâmetros da hidrodinâmica.

Embora não resolva completamente o problema da violação de causalidade, este trabalho destaca essa questão e propõe caminhos para modelos mais realísticos. A era de precisão na descrição hidrodinâmica do QGP exige simulações sem comportamentos acausais. Este estudo é um passo importante nessa direção, esperando inspirar futuras pesquisas e desenvolvimentos na área.

Esta pesquisa foi realizada pela colaboração Extreme (EXperiment and TheoRy in Extreme MattEr), composta por pesquisadores de instituições estaduais, como USP e UNICAMP, federais como UFSC, UFF, UFGD e UNIFal, e internacionais UIUC e CERN. O foco da colaboração é a fenomenologia de colisões de íons pesados em altas energias e a conexão entre desenvolvimentos teóricos e experimentais.

Para o público interessado, mas não especializado, essa pesquisa representa um avanço crucial na compreensão do universo em condições extremas, como nos primeiros microssegundos após o Big Bang, potencialmente abrindo portas para novas descobertas na física nuclear de altas energias.

-> ACESSE AQUI o artigo na íntegra.

"Novo artigo da colaboração internacional CRESST (Cryogenic Rare Event Search with Superconducting Thermometers), em busca direta de matéria-escura leve, apresenta três novos designs de detectores que estão sendo testados a fim de se resolver o problema anômalo de excesso de background abaixo de 200 eV, o chamado low-energy excess. A resolução deste problema permitirá uma sensibilidade sem precedentes para a possível existência de matéria escura abaixo de 1 GeV/c^2."

O artigo, publicado no Journal of Low -Temperature Physics, conta com a participação do Prof. Pedro V. Guillaumon. 

As perovskitas de haletos estão revolucionando o campo das células solares devido à sua alta eficiência na conversão de energia solar em eletricidade. Apesar dos grandes avanços em dispositivos inovadores, ainda há muito a ser desvendado sobre esses materiais, incluindo a intrigante dinâmica dos átomos que os compõem.

Nosso estudo foca em compreender as transições de fase do CsPbBr3 utilizando simulações de dinâmica molecular quântica. Identificamos transições de fase que concordam com estudos experimentais anteriores. Além disso, nossa análise revela que essas transições não são abruptas, mas que esses sistemas apresentam um comportamento complexo em função da temperatura, destacando a natureza polimórfica desses materiais. Por conta dessas sutilezas, a comparação entre os resultados teóricos e experimentais nem sempre é simples. Aqui também propusemos um método de comparação da teoria com diversos tipos de experimentos, dependendo se eles analisam a estrutura média do material (como difração de R-X) ou se eles avaliam a simetria instantânea dos mesmos (como ocorre em técnicas de PDF e Raman).