Especialistas encontram maneira de ajudar no estudo de colisão de partículas

Físicos do Grande Colisor de Hádrons (LHC) – próximo à Genebra, na Suíça -, lançam prótons em um túnel de 27 km de circunferência, podendo gerar colisões na velocidade da luz.  

Apesar de utilizar um dos diagramas mais simples possíveis, é um experimento científico extremamente refinado. Antes de começar o estudo, o grupo de físicos usou o diagrama Feynman buscando uma previsão do que o experimento seria capaz quando as partículas se chocarem. Essa previsão possibilita uma análise do experimento mais tarde.

É possível observar o estado inicial (partículas que entram), o estado final (partículas que saem) além de todos os processos que ocorrem no caminho. Segundo os físicos, é preciso levar em consideração o maior número possível de interações, que pode chegar a milhares.

É possível calcular a “integral Feynman” – que leva em consideração as variáveis: massa, momentum e direção do movimento das partículas que colidem – a partir de cada diagrama.

Para determinar a forma com que as partículas colidem, os especialistas somam as integrais de Feynman para cada diagrama e multiplicam o resultado por ele mesmo. É o resultado que gera a probabilidade.

O que surpreendeu os especialistas, foi que as amplitudes originadas de diagramas Feynman sempre são uma classe de números denominados como período. Esses períodos são originários da matemática, pois descrevem características de objetos chamados de “motivos”, normalmente relacionados a equações polinomiais.

Para calcular a probabilidade de maneira mais simples, os físicos precisam encontrar a mesma estrutura matemática nas amplitudes dos diagramas Feynman.

Diagrama de loop

Variadas coisas podem acontecem quando duas partículas colidem. No entanto, as partículas podem emitir e reabsorver uma partícula adicional, resultando no “loop” do diagrama de Feynman. O loop faz com que as previsões sejam mais precisas. Mas cada vez que um loop é adicionado, os especialistas precisam levar em consideração esse novo resultado. Nos dias de hoje, é difícil calcular amplitude de experimentos com mais de dois loops. A grande missão dos especialistas é aumentar esse resultado para três ou quatro.

[ Quanta Magazine ] [ Fotos: Reprodução / Quanta Magazine / Wikimedia / Wikimedia / Quora ]