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Cientistas do CERN conseguem “enxergar” estruturas menores que um próton e encontram sinais de um fenômeno previsto pela física
Escrito por Fabio Lucas Carvalho
Publicado em 17/08/2026 às 09:56
Atualizado em 17/08/2026 às 10:43
Ciência e Tecnologia
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Experimento ALICE, no Grande Colisor de Hádrons do CERN, alcançou resolução de até 0,2 femtômetro, encontrou supressão significativa na produção de J/ψ e registrou evidências compatíveis com a saturação de glúons dentro dos núcleos atômicos.
Um estudo do experimento ALICE, no Grande Colisor de Hádrons do CERN, encontrou evidências compatíveis com a saturação de glúons e mostrou que duas explicações rivais sobre o comportamento dessas partículas dentro dos núcleos podem ser distinguidas experimentalmente.
Saturação de glúons aparece nas menores escalas analisadas
A pesquisa apresenta a primeira medição multidimensional da produção fotonuclear incoerente de J/ψ em função da energia de interação e da transferência de momento.
O trabalho foi realizado no âmbito do experimento ALICE, no Grande Colisor de Hádrons, e publicado na revista Physical Review Letters.
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Segundo os pesquisadores, a medição oferece uma visão mais detalhada de como os glúons estão organizados dentro dos núcleos atômicos em altas energias.
Daniel Tapia Takaki, professor de física e astronomia da Universidade do Kansas e integrante da colaboração ALICE, teve papel fundamental no estudo, trabalhando também com pesquisadores da Universidade Técnica Checa, em Praga.
Takaki explicou que, embora os quarks sejam frequentemente apresentados como blocos fundamentais da matéria, quase toda a massa do universo visível decorre da energia transportada pelos glúons e da força forte que mantém os quarks unidos.
“Compreender como os glúons se comportam dentro dos núcleos é, portanto, essencial para entender como a própria matéria adquire sua massa e estrutura”, afirmou.
Partícula J/ψ funciona como sonda dentro do núcleo
Para investigar as flutuações dos glúons em escalas menores, os cientistas utilizaram a produção fotonuclear incoerente de J/ψ como ferramenta experimental.
Os dados foram coletados durante a segunda fase de funcionamento do Grande Colisor de Hádrons, quando núcleos de chumbo em alta velocidade passam próximos uns dos outros sem uma colisão direta.
Nessas aproximações, os campos eletromagnéticos intensos ao redor dos núcleos funcionam como feixes de fótons de alta energia.
Quando um desses fótons atinge outro núcleo, pode produzir temporariamente uma partícula J/ψ. A produção dessa partícula permite investigar a estrutura dos glúons no interior do núcleo.
Diferentemente de medições que analisam o núcleo de maneira média, a produção incoerente de J/ψ responde às flutuações locais da densidade de glúons.
Isso permitiu aos pesquisadores estudar regiões menores do que um próton.
“Nossos experimentos usando produção incoerente são como trocar uma imagem borrada por um microscópio de alta resolução”, declarou Takaki.
Ao alterar a transferência de momento, a equipe conseguiu modificar a escala espacial investigada, utilizando resoluções de 0,6, 0,3 e 0,2 femtômetros.
A resolução de 0,2 femtômetro corresponde, segundo o pesquisador, a estruturas de aproximadamente um quarto do tamanho de um próton.
Takaki comparou a precisão alcançada a um núcleo ampliado até o tamanho de um estádio de futebol. Nessa escala, a medição de maior resolução conseguiria distinguir detalhes de apenas alguns metros no campo.
Medições desafiam explicação baseada apenas no sombreamento nuclear
O estudo examinou a produção incoerente de J/ψ em energias fóton-núcleo que variaram entre 20 bilhões e 633 bilhões de elétron-volts.
Os pesquisadores também verificaram como a interação se altera conforme muda a transferência de momento, parâmetro ligado à precisão espacial com que o interior do núcleo é investigado.
Nas menores escalas espaciais analisadas, a taxa de produção de partículas J/ψ apresentou uma supressão considerada significativa pelos pesquisadores.
Segundo Takaki, o resultado alcançou uma significância estatística de aproximadamente três desvios padrão.
Essa supressão representa um desafio para uma explicação anterior conhecida como sombreamento nuclear, utilizada para descrever resultados de medições anteriores.
Nesse modelo, os glúons de um núcleo se sobrepõem parcialmente e dificultam a participação uns dos outros em determinados processos, reduzindo a probabilidade de algumas formas de produção de partículas.
Takaki comparou o fenômeno a diferentes camadas de nuvens bloqueando a luz solar.
As novas medições indicam, porém, que o sombreamento nuclear convencional, considerado isoladamente, não explica completamente os dados registrados pelo ALICE.
Dados são compatíveis com comportamento coletivo dos glúons
De acordo com Takaki, as observações são consistentes com a saturação de glúons, fenômeno previsto pela cromodinâmica quântica, teoria que descreve a força forte.
Nesse regime, os glúons se tornam tão densamente concentrados que passam a interagir intensamente entre si, limitando a quantidade dessas partículas que pode ocupar determinada região.
“Nessas escalas extraordinárias, observamos evidências de que os glúons começam a se comportar coletivamente, um fenômeno conhecido como saturação de glúons”, afirmou Takaki.
O pesquisador também participou do desenvolvimento de modelos que descrevem regiões localizadas de alta densidade de glúons, chamadas de “pontos quentes”.
No modelo de ponto quente dependente da energia, essas regiões mudam conforme a energia da colisão e podem oferecer indícios relacionados à física da interação forte.
Com a combinação de diferentes energias e escalas espaciais, o novo estudo mostrou experimentalmente que as duas explicações para o comportamento dos glúons produzem previsões que podem ser confrontadas com as medições.
Os resultados obtidos pelo ALICE indicam que o modelo baseado somente no sombreamento nuclear não reproduz completamente o comportamento observado nas menores escalas investigadas, enquanto os dados registrados são compatíveis com a saturação de glúons.
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Conteúdo reproduzido originalmente em: clickpetroleoegas por Fabio Lucas Carvalho.