{"id":851,"date":"2025-06-09T12:08:41","date_gmt":"2025-06-09T12:08:41","guid":{"rendered":"https:\/\/sites.ifi.unicamp.br\/hadrex\/?page_id=851"},"modified":"2025-06-09T12:16:53","modified_gmt":"2025-06-09T12:16:53","slug":"qgp","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/sites.ifi.unicamp.br\/hadrex\/qgp\/","title":{"rendered":"Plasma de Quarks e Gl\u00faons (QGP)"},"content":{"rendered":"

A primeira sopa do Universo<\/span><\/strong><\/span>    <\/span><\/span><\/p>\n

          Uma sopa \u00e9 composta por um caldo e ingredientes que podem variar de acordo com o gosto de cada pessoa. Assim como chefs de cozinha que buscam a melhor receita, os cientistas indicam que, possivelmente, a primeira sopa do Universo foi feita de quarks e gl\u00faons, constituintes fundamentais da mat\u00e9ria e partes de um conjunto de part\u00edculas chamadas elementares. Os quarks s\u00e3o part\u00edculas elementares que constituem os pr\u00f3tons e n\u00eautrons, enquanto o gl\u00faon \u00e9 outra part\u00edcula elementar que atua como mediador da for\u00e7a forte, respons\u00e1vel por manter o n\u00facleo at\u00f4mico coeso. Isso significa que os quarks e gl\u00faons interagem fortemente dentro dos nucleons (pr\u00f3tons e\/ou n\u00eautrons), trocando gl\u00faons entre si e, assim, mantendo o n\u00facleo coeso.<\/span><\/span>\u200b<\/p>\n

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Representa\u00e7\u00e3o esquem\u00e1tica de um n\u00facleo como um conjunto de n\u00eautrons e pr\u00f3tons (os pr\u00f3tons s\u00e3o vermelhos e os n\u00eautrons s\u00e3o azuis). <\/p>\n

Marekich<\/a>, CC BY-SA 3.0<\/a>, via Wikimedia Commons<\/p><\/div>\n<\/div>\n

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Quark Up (u) e Quark Down (d) que constituem o Pr\u00f3ton e o N\u00eautron. <\/p>\n

Harp<\/a>, CC BY-SA 2.5<\/a>, via Wikimedia Commons<\/p><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

Antes de continuarmos falando sobre essa sopa, precisamos falar um pouco sobre os estados mais conhecidos da mat\u00e9ria…<\/span><\/span> <\/strong><\/span><\/p>\n

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Nomenclatura das mudan\u00e7as de fase de um sistema. Esta imagem n\u00e3o est\u00e1 desenhada em escala, o que significa que n\u00e3o h\u00e1 associa\u00e7\u00e3o entre localiza\u00e7\u00e3o e a entalpia do estado da mat\u00e9ria.<\/p>\n

F l a n k e r, penubag<\/a>, Public domain, via Wikimedia Commons<\/p><\/div>\n

         Imagine que acabamos de tirar a \u00e1gua do freezer. Nesse momento, ela est\u00e1 em seu estado s\u00f3lido (gelo), onde sua estrutura molecular \u00e9 razoavelmente fixa. Se aquecermos essa \u00e1gua, sua temperatura aumentar\u00e1, suas mol\u00e9culas ter\u00e3o mais energia e ela atingir\u00e1 o estado l\u00edquido. Nesse estado, a estrutura molecular ainda se mant\u00e9m, mas as liga\u00e7\u00f5es moleculares n\u00e3o s\u00e3o t\u00e3o fortes quanto as liga\u00e7\u00f5es no estado s\u00f3lido. Se aquecermos ainda mais, ela atingir\u00e1 o estado gasoso (vapor), onde as liga\u00e7\u00f5es entre as mol\u00e9culas est\u00e3o bem fracas devido \u00e0 energia que as mol\u00e9culas ganharam, fazendo com que fiquem relativamente livres. Esses s\u00e3o os tr\u00eas estados mais conhecidos da mat\u00e9ria: s\u00f3lido, l\u00edquido e gasoso.<\/span><\/p>\n

         Agora, se continuarmos a aquecer a \u00e1gua, daremos mais energia \u00e0s mol\u00e9culas e aos \u00e1tomos at\u00e9 que as liga\u00e7\u00f5es das pr\u00f3prias mol\u00e9culas se quebrem, liberando os \u00e1tomos. Se aquecermos ainda mais, os \u00e1tomos ter\u00e3o tanta energia que os el\u00e9trons se soltar\u00e3o do n\u00facleo, e com isso, chegaremos a um novo estado da mat\u00e9ria conhecido como plasma. O plasma \u00e9 o estado da mat\u00e9ria mais presente no universo, aparecendo em alguns fen\u00f4menos da natureza, como rel\u00e2mpagos, luminesc\u00eancia de l\u00e2mpadas de luz fria, estrelas, etc.<\/span><\/p>\n

Bom, ent\u00e3o temos os estados: S\u00f3lido, L\u00edquido, Gasoso e Plasma!<\/strong><\/span><\/p>\n

         Da forma como estamos imaginando, j\u00e1 temos uma temperatura, ou seja, energia, alt\u00edssima. Mas, e se fornecermos ainda mais energia? Bem, o n\u00facleo dos \u00e1tomos ter\u00e1 tanta energia que n\u00e3o ser\u00e1 mais poss\u00edvel manter os nucleons unidos. Quando atingirmos uma energia extremamente alta, literalmente, os nucleons ser\u00e3o desintegrados, restando apenas uma sopa de quarks e gl\u00faons com energias extremamente elevadas. Isso origina um novo estado da mat\u00e9ria chamado Plasma de Quarks e Gl\u00faons (QGP), que \u00e9 uma das coisas mais quentes que conhecemos no universo!<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

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         Sua temperatura \u00e9 de cerca de 2 trilh\u00f5es de graus Celsius, ou seja, 100 mil vezes mais quente que o centro do Sol! Portanto, essa sopa primordial, criada nos prim\u00f3rdios do Universo, \u00e9 uma das subst\u00e2ncias mais quente que conhecemos! Esse estado da mat\u00e9ria s\u00f3 pode ser encontrado em condi\u00e7\u00f5es extremas, como nos primeiros 10 microssegundos ap\u00f3s o Big Bang ou no n\u00facleo de estrelas de n\u00eautrons.<\/span><\/p>\n

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Figura representativa da transforma\u00e7\u00e3o dos Quarks e Gl\u00faons livres em H\u00e1drons no \u00ednicio do Universo.<\/p>\n

Claudia Ratti, University of Houston<\/a>, CC BY-NC-SA 2.0<\/a><\/p><\/div>\n

Como estudar a mat\u00e9ria nessas condi\u00e7\u00f5es t\u00e3o extremas?<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

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O maior acelerador de part\u00edculas do mundo, o LHC. <\/p>\n

Maximilien Brice (CERN)<\/a>, CC BY-SA 3.0<\/a>, via Wikimedia Commons<\/p><\/div>\n

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        Uma das ferramentas desenvolvidas para estudar a estrutura da mat\u00e9ria \u00e9 o acelerador de part\u00edculas. Nele, part\u00edculas s\u00e3o aceleradas a velocidades extremamente altas, pr\u00f3ximas \u00e0 velocidade da luz, e ent\u00e3o colidem. O estudo do resultado dessas colis\u00f5es revela informa\u00e7\u00f5es valiosas sobre a mat\u00e9ria. O experimento ALICE, realizado no Large Hadron Collider (LHC) do CERN, exemplifica esse processo. Ao colidir \u00edons pesados, uma grande quantidade de energia \u00e9 liberada, criando o Plasma de Quarks e Gl\u00faons (QGP) por um breve instante. Essa colis\u00e3o gera um n\u00famero imenso de novas part\u00edculas, que decaem em outras, deixando rastros de suas trajet\u00f3rias. Detectores capturam esses rastros, e, atrav\u00e9s de complexas t\u00e9cnicas de an\u00e1lise de dados, os cientistas reconstroem as trajet\u00f3rias para desvendar as propriedades da estrutura da mat\u00e9ria.<\/span><\/span><\/span><\/p>\n

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Experimento ALICE. <\/p>\n

Johannes Vogel<\/a>, CC BY-SA 3.0<\/a>, via Wikimedia Commons<\/p><\/div>\n<\/div>\n

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Manuten\u00e7\u00e3o do ALICE.<\/p>\n

Antonio Saba<\/a>, CC BY-SA 3.0<\/a>, via Wikimedia Commons<\/p><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

Por que estudamos esse estado?<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

        O Plasma de Quarks e Gl\u00faons \u00e9 um laborat\u00f3rio fant\u00e1stico para se estudar a Intera\u00e7\u00e3o Forte em detalhes. A Intera\u00e7\u00e3o Forte n\u00e3o apenas mant\u00e9m os pr\u00f3tons e n\u00eautrons unidos no n\u00facleo, mas tamb\u00e9m \u00e9 respons\u00e1vel pela maior parte da massa que percebemos no nosso cotidiano. Os cientistas possuem uma boa compreens\u00e3o de como o sistema de atribui\u00e7\u00e3o de massas das part\u00edculas funciona, mas n\u00e3o a ponto de calcular essa massa com exatid\u00e3o. Portanto, \u00e9 necess\u00e1rio estudar a For\u00e7a Forte mais a fundo, e o Plasma de Quarks e Gl\u00faons \u00e9 perfeito para essa finalidade.<\/span><\/span><\/p>\n

        Al\u00e9m disso, o Plasma de Quarks e Gl\u00faons \u00e9 um campo de estudo de fronteira na F\u00edsica de altas energias, o que significa que ainda h\u00e1 muito a ser descoberto sobre ele. Logo, um grande desenvolvimento experimental e te\u00f3rico \u00e9 necess\u00e1rio para aprofundar nosso entendimento sobre esse estado extremo da mat\u00e9ria. O desenvolvimento experimental pode gerar novas tecnologias e avan\u00e7os tecnol\u00f3gicos para a sociedade, enquanto o desenvolvimento te\u00f3rico aprimora nossa compreens\u00e3o sobre os mecanismos que regem a estrutura da mat\u00e9ria. A import\u00e2ncia dos desenvolvimentos em pesquisa b\u00e1sica, experimental e te\u00f3rica reside na grande contribui\u00e7\u00e3o que essas pesquisas oferecem \u00e0 sociedade. Por exemplo, o desenvolvimento da World Wide Web (WWW) foi realizado por um cientista que trabalhava no CERN (Organiza\u00e7\u00e3o Europeia para a Investiga\u00e7\u00e3o Nuclear) com o objetivo de automatizar o compartilhamento de informa\u00e7\u00f5es entre cientistas em universidades e institutos ao redor do mundo.<\/span><\/p>\n

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Primeiras colis\u00f5es de pr\u00f3tons com \u00edons de chumbo no LHC.<\/p>\n

Pcharito<\/a>, CC BY-SA 3.0<\/a>, via Wikimedia Commons<\/p><\/div>\n<\/div>\n

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Eventos registrados pelo experimento ALICE a partir das primeiras colis\u00f5es de \u00edons de chumbo, com uma energia de centro de massa de 2,76 TeV por par de nucleons.<\/p>\n

Pcharito<\/a>, CC BY-SA 3.0<\/a>, via Wikimedia Commons<\/p><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

Links interessantes sobre o Plasma de Quarks e Gl\u00faons<\/strong><\/em><\/span><\/p>\n

Conte\u00fados em portugu\u00eas:<\/strong><\/em><\/span><\/p>\n

V\u00eddeos<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n