Much of the matter in the universe is made up of tiny particles called quarks. Normalmente é impossível ver um quark por si só porque eles estão sempre unidos em grupos. Quarks só separar em condições extremas, tal como imediatamente após o Big Bang ou no centro de estrelas ou durante a alta energia de partículas, colisões gerados em aceleradores de partículas.cientistas da Universidade Técnica de Louisiana estão trabalhando em um estudo de quarks e a força que os Liga analisando dados do experimento ATLAS no LHC., As suas medições poderiam dizer-nos mais sobre as condições do universo primitivo e poderiam até sugerir novos princípios da física por descobrir.
As partículas que colam quarks juntas são apropriadamente chamadas de “glúons”.”Os glúons carregam a força forte, uma das quatro forças fundamentais no universo que governam como as partículas interagem e se comportam. A força forte liga quarks em partículas como prótons, nêutrons e núcleos atômicos.,
Como o próprio nome sugere, a força forte é o mais forte—é 100 vezes mais forte do que a força eletromagnética (que liga os elétrons em átomos), 10.000 vezes mais forte do que a força fraca (que rege o decaimento radioativo), e uma centena de milhões de milhões de milhões de milhões de milhões de milhões (1039) vezes mais forte do que a gravidade, que atrai você para a Terra e da Terra ao sol).mas esta razão muda quando as partículas são bombeadas cheias de energia. Assim como a cola real perde sua viscosidade quando superaquecida, a força forte transportada por glúons torna-se mais fraca em energias mais altas.,
“Particles play by an developing set of rules,” says Markus Wobisch from Louisiana Tech University. “A força das forças e sua influência dentro do mundo subatômico muda à medida que as energias das partículas aumentam. Este é um parâmetro fundamental na nossa compreensão da matéria, mas ainda não foi completamente investigado pelos cientistas com altas energias.”
caracterizar a coesão da força forte é um dos ingredientes chave para entender a formação de partículas após o Big Bang e poderia até fornecer dicas de nova física, como dimensões extras ocultas.,
“dimensões extras poderiam ajudar a explicar por que as forças fundamentais variam dramaticamente em força”, diz Lee Sawyer, um professor da Universidade de Tecnologia da Louisiana. “Por exemplo, algumas das forças fundamentais só podiam parecer fracas porque vivem em dimensões extras escondidas e não podemos medir a sua força total. Se a força forte é mais fraca ou mais forte do que o esperado em altas energias, isso nos diz que falta algo do nosso modelo básico do universo.,”
ao estudar as colisões de alta energia produzidas pelo LHC, a equipe de pesquisa da Louisiana Tech University está caracterizando como a força forte puxa quarks energéticos em partículas carregadas. O desafio que eles enfrentam é que quarks são indisciplinados e caper em torno do interior dos detectores de partículas. Esta soirée subatômica envolve centenas de partículas, muitas vezes decorrentes de cerca de 20 colisões próton-próton acontecendo simultaneamente. Ele deixa um sinal confuso, que os cientistas devem então reconstruir e categorizar.,Wobisch e seus colegas inovaram um novo método para estudar esses grupos de quarks chamados jets. Ao medir os ângulos e orientações dos jatos, ele e seus colegas estão aprendendo novas informações importantes sobre o que aconteceu durante as colisões—mais do que o que eles podem deduzir pela simples contagem dos jatos.
O número médio de jatos produzidos por colisões próton-próton corresponde diretamente à força da força forte no ambiente energético do LHC.,
“Se a força forte é mais forte do que o previsto, então devemos ver um aumento no número de colisões prótons-prótons que geram três jatos. Mas se a força forte é realmente mais fraca do que o previsto, então esperaríamos ver relativamente mais colisões que produzem apenas dois jatos. A relação entre estes dois resultados possíveis é a chave para entender a força forte.”
Depois de ligar o LHC, os cientistas dobraram seu alcance energético e agora determinaram a força da força forte até 1.,5 trilhões de eletronvolts, que é aproximadamente a energia média de cada partícula no universo logo após o Big Bang. Wobisch e sua equipe estão esperando dobrar este número novamente com mais dados.
“até agora, todas as nossas medições confirmam as nossas previsões”, diz Wobisch. “Mais dados nos ajudarão a olhar para a força forte em energias ainda mais altas, dando-nos um vislumbre de como as primeiras partículas se formaram e a estrutura microscópica do espaço-tempo.”