Em um artigo publicado em junho na revista Physical Review Letters, um grupo de pesquisadores do Brasil e dos Estados Unidos verificou que as equações de Israel-Stuart, usadas para descrever a dinâmica de fluidos relativísticos com viscosidade, obedecem ao postulado de causalidade da Teoria da Relatividade, dentro das condições físicas do plasma de quarks e glúons.
Marcelo Disconzi, da Universidade de Vanderbilt, Estados Unidos, explica no vídeo a seguir o trabalho que realizou em colaboração com Fábio Bemfica, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), Jorge Noronha, da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, Estados Unidos, e Maria Radosz e Vu Hoang, da Universidade do Texas em San Antonio, Estados Unidos.
Logo após o início do Universo, no Big Bang, antes da formação dos núcleos atômicos, toda a matéria era composta de um plasma de quarks e glúons. Esse estado da matéria ainda existe no Universo atual em alguns fenômenos astrofísicos e é observado pelos físicos em experimentos de colisão de núcleos de íons pesados. Teoricamente, o plasma pode ser entendido como um fluido cujas propriedades principais são a viscosidade, a propriedade que alguns fluídos tem de se comportarem de forma “grudenta”, e a sua velocidade muito próxima a da luz, condição em que as leis da teoria da relatividade não podem ser ignoradas.
“Construir teorias que descrevem um fluido relativístico com viscosidade é muito difícil”, Disconzi afirma. “Quando tentamos aplicar os princípios de mecânica de fluidos aos da relatividade, muitas vezes encontramos equações com a propriedade de permitir que a informação se propague com velocidade acima da luz, contradizendo o princípio da causalidade, postulado fundamental da teoria da relatividade, que tem sido comprovada com grande precisão.”
Estudos anteriores já haviam verificado que as equações de Israel-Stuart, desenvolvidas nos anos 1970, reformuladas e aperfeiçoadas nos anos 2000, respeitavam a causalidade em situações simplificadas, em que as equações são consideradas linearizadas ao redor de um estado específico chamado de equilíbrio global. Entretanto, essas situações muito simplificadas não são suficientes para descrever o plasma. “Mostramos em nosso trabalho que, sob certas hipóteses condizentes com a física do plasma de quarks e glúons, as equações de Israel-Stuart respeitam a causalidade.”
Artigo científico
Nonlinear Constraints on Relativistic Fluids Far from Equilibrium
Fábio S. Bemfica, Marcelo M. Disconzi, Vu Hoang, Jorge Noronha e Maria Radosz
Phys. Rev. Lett. 126, 222301 – 1 de junho de 2021
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