A cromodinâmica quântica (QCD, em inglês) é a teoria que descreve a interação nuclear forte que une quarks e glúons em prótons e nêutrons nos núcleos atômicos. As equações dessa teoria estão entre as mais difíceis de se resolver. E mesmo as soluções conhecidas de suas equações, como as que descrevem o vácuo, podem conter estados quânticos complexos que os físicos ainda não compreendem completamente. No mundo subatômico, o vácuo não é sinônimo de vazio absoluto. Partículas aparecem e desaparecem constantemente em um fenômeno conhecido como flutuação quântica. As flutuações do vácuo dessas soluções podem ser instáveis, com consequências difíceis de se prever ou interpretar. Um estudo publicado em dezembro do passado no Brazilian Journal of Physics procurou entender melhor alguns aspectos de alguns estados de vácuo da QCD.
Valdir Bezerra, da Universidade Federal da Paraíba (UFPB), junto com Célio Muniz, Marcony Cunha e Makarius Tahim, da Universidade Estadual do Ceará (UECE), analisaram as soluções de equações que servem de modelo para as flutuações quânticas do vácuo da QCD. A equipe analisou algumas soluções abelianas da teoria de Yang-Mills. Analisaram o vácuo de campos quânticos com propriedades semelhantes às de um campo magnético, e por isso chamados de vácuo cromomagnético, uma solução com várias aplicações, como no estudo do efeito Casimir e no surgimento de campos magnéticos extragalácticos no início do Universo.
Os pesquisadores estudaram esses campos com acoplamentos e condições de contorno diferentes, obtendo dois resultados importantes. Conseguiram determinar a energia do vácuo regularizada das flutuações de Yang-Mills com fundo cromomagnético, no regime de acoplamento fraco, em que o vácuo não possui instabilidades. Também obtiveram a energia do vácuo para o regime de acoplamento forte, em que o vácuo é altamente instável. Nesse caso, porém, só conseguiram obter a energia introduzindo uma dimensão extra compacta que confina as instabilidades dentro de um raio crítico.
Artigo científico
Quantum Vacuum Fluctuations in a Chromomagnetic-Like Background
B. Bezerra, M. S. Cunha, C. R. Muniz e M. O. Tahim
Brazilian Journal of Physics, December 2018, Volume 48, Issue 6, pp 645–651
ArXiv:1603.05488
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