Nova imagem criada do núcleo atômico revela quarks e glúons em ação

Um grupo de físicos conseguiu o que há muito tempo parecia impossível: gerar a primeira imagem coerente do núcleo atômico, revelando suas partículas fundamentais, os quarks e glúons. 

A descoberta representa um grande avanço na física nuclear, permitindo pela primeira vez unir duas abordagens distintas usadas para descrever os componentes do núcleo — a de baixas energias, baseada em prótons e nêutrons, e a de altas energias, que foca em quarks e glúons.

Até pouco tempo atrás, cientistas utilizavam essas duas descrições separadamente. Em experimentos de baixas energias, os núcleos atômicos pareciam formados apenas por prótons e nêutrons. Já em altas energias, os quarks e glúons — partículas ainda menores, que formam os prótons e nêutrons — surgiam como os protagonistas. 

No entanto, essas descrições nunca haviam sido unificadas em um único modelo que funcionasse em ambas as escalas de energia. Não até agora.

Detectando partículas

Para tentar entender melhor essa dinâmica ainda obscura do interior dos átomos, uma equipe de físicos da Academia Polonesa de Ciências entrou em cena analisando dados de experimentos no Grande Colisor de Hádrons (LHC), no CERN. Eles conseguiram criar uma imagem detalhada dos núcleos atômicos que inclui quarks e glúons, mesmo em experimentos de baixa energia, algo que até então era considerado inviável. 

Para alcançar esse feito, os cientistas usaram funções de distribuição de pártons — uma ferramenta teórica que descreve como quarks e glúons se distribuem dentro dos prótons e nêutrons que compõem o núcleo. 

A grande sacada foi adaptar essas funções de modo a incluir os núcleons (prótons e nêutrons) interagindo em pares fortemente correlacionados, algo que já havia sido observado em experimentos de baixa energia. 

Essa correlação entre os núcleons — por exemplo, pares de próton-nêutron ou próton-próton — ajudou a simplificar a descrição da estrutura do núcleo atômico, unindo o comportamento das partículas tanto em baixas quanto em altas energias. 

O Dr. Aleksander Kusina, um dos teóricos da equipe, destacou a relevância dessa inovação, afirmando que o novo modelo poderá ser ainda mais preciso no futuro para estudar núcleos individuais.

Comportamento em diferentes núcleos

Um aspecto fascinante dessa descoberta é que os cientistas conseguiram estudar até 18 núcleos atômicos diferentes, incluindo elementos pesados, como ouro e chumbo. Durante essas análises, confirmaram que, na maioria dos casos, os núcleons formam pares próton-nêutron, especialmente nos núcleos mais pesados. 

Essa informação abre novas perspectivas para a compreensão de como as partículas subatômicas se comportam dentro de diferentes tipos de núcleos, oferecendo uma melhor correspondência com os dados experimentais do que os modelos anteriores.

Além disso, a abordagem inovadora — que consegue integrar modelos nucleares tradicionais com a moderna física de quarks e glúons — trouxe também uma verdadeira simplificação para um problema conceitualmente complicado. Isso não só resolve um impasse que já durava décadas na física nuclear, mas também permite que os pesquisadores explorem com mais detalhes a estrutura interna dos núcleos atômicos. 

A esperança é que, no futuro, essa tecnologia possibilite estudos ainda mais precisos e detalhados sobre como quarks e glúons interagem dentro de núcleos de diferentes elementos. Assim, estamos diante de um momento emocionante, com o invisível cada vez mais acessível.