A área de Física de Partículas vive um ano de expectativas com o início da nova etapa de coleta de dados do Large Hadron Collider (LHC), maior acelerador de partículas do mundo. Além de aprofundar os estudos sobre o Bóson de Higgs, o LHC tem como um de seus objetivos detectar uma nova partícula, o que significaria a existência de uma Física além do Modelo Padrão. Esses foram alguns dos motivos pelos quais o ICTP-SAIFR realizou a “School on QCD and LHC Physics”. Entre os dias 22 e 31 de julho, o evento debateu tópicos relacionados ao campo da Cromodinâmica Quântica e à Física de Partículas do LHC.  A Escola foi proposta e organizada por importantes nomes dessas áreas, como David Kosower (Saclay), Daniel de Florian (Universidad de Buenos Aires), Fernando Cordero (Universidade de Freiburg) e Rogério Rosenfeld (ICTP-SAIFR).

“Um dos méritos da Escola foi reunir cientistas de ponta do mundo inteiro para falar sobre suas especialidades”, diz Gavin Salam, pesquisador do CERN e palestrante do evento.

QCD

A área chamada de Cromodinâmica Quântica (ou QCD, da sigla em inglês Quantum Chromodynamics) estuda os fenômenos relacionados à Força Forte – aquela responsável pelas interações entre quarks e glúons. Ela é chamada assim devido a uma característica dessas partículas, similar à carga elétrica, que em vez de dois tipos (positivo e negativo), é observada em três tipos – denominados vermelho, verde e azul.

“A QCD existe há cerca de 40 anos, porém houve um grande crescimento de interesse nessa área na última década”, afirma Salam. “O LHC e suas descobertas forneceram uma grande motivação para os estudos em QCD. Minhas palestras introduziram as principais ideias relacionadas a essa área e aos processos e princípios físicos das interações entre quarks e glúons”.

Além disso, Salam ressaltou que estudos em QCD estão relacionados também com outras áreas da Física. “Ás vezes, a matemática envolvida nessas pesquisas pode ser aplicada em Teoria dos Campos, por exemplo. Assim, descobertas em uma dessas áreas podem dar contribuições significativas para os estudos da outra”.

LHC

Imagem de colisão entre dois prótons, realizada no CMS com energia de 7 TeV

“O LHC funciona para nós como um microscópio extremamente potente”, diz Kosower.

O acelerador de partículas, ao colidir prótons, permite o estudo de partículas em escalas milhares de vezes menores do que a do átomo. Entender o que acontece nessas colisões, entretanto, requer cálculos complexos. Aumentar a precisão desses cálculos, feitos muitas vezes baseados em aproximações, é um dos desafios da área de Kosower. O físico, vencedor do Prêmio J. J. Sakurai para Física de Partículas Teórica em 2014, fez contribuições significativas para a área e falou sobre Cálculos de Ordem Superior na Escola.

“Buscamos fazer previsões sobre as probabilidades de determinados eventos ocorrerem após as colisões e entender melhor o que acontece nesse universo subatômico”, disse ele.

Nessa segunda etapa de coleta de dados, um dos principais objetivos do LHC é aprofundar os estudos sobre o Bóson de Higgs, descoberto pelo acelerador em 2012. “Na primeira fase de experimentos do LHC, nossos estudos ficaram limitados por conta da estatística – conseguimos produzir poucos Bósons de Higgs. Agora, com maior energia e luminosidade, o LHC irá produzir e detectar uma quantidade muito maior de Bósons, o que permitirá estudos mais detalhados dessa partícula”.

Entre outros objetivos do LHC está descobrir novas partículas, não previstas pelo Modelo Padrão. Caso aconteça, isso significaria a existência de uma Física além do Modelo Padrão.

“O resultado mais interessante e mais empolgante, na minha opinião, seria a descoberta de algo novo, não previsto”, diz Kosower. “Mas, por enquanto, não há como saber o que irá acontecer. Talvez nenhuma nova partícula seja descoberta, talvez sim. Com a energia recorde do LHC de 13TeV, vamos olhar para um território até agora desconhecido”.

No mês de junho, o Colóquio semanal realizado pelo ICTP-SAIFR recebeu Mirjam Cvetic, da Universidade de Pensilvânia, nos Estados Unidos. A pesquisadora, que trabalha principalmente na área de Física Teórica de Altas Energias, discutiu avanços recentes em Teoria das Cordas, incluindo uma de suas ramificações – a Teoria F. Em entrevista após o evento, Cvetic falou mais sobre essas teorias e ressaltou também a importância da pesquisa básica.

Teoria F

A Teoria F foi desenvolvida na metade da década de 90 e foi explorada mais extensivamente ao longo dos últimos anos. Como explicou Cvetic, A Teoria F é uma descrição geométrica da Teoria das Cordas, onde a força de interação entre as cordas – elementos fundamentais da natureza – é forte. No passado, a Teoria das Cordas era estudada principalmente em um regime onde essa interação é fraca.

“A força das interações na Teoria F pode ser descrita acrescentando dimensões extras”, diz Cvetic. “Um dos pontos mais interessantes dessa teoria é que muitas das propriedades da Teoria das Cordas, quando consideradas nesse regime de interações fortes, podem ser descritas geometricamente pela curvatura do espaço”.

O maior desafio para ambas as teorias talvez seja a busca por evidências experimentais. Segundo Cvetic, elas poderiam ser diretamente confirmadas apenas em escalas extremamente pequenas, da ordem de 10^-33 centímetros. A energia necessária para estudar fenômenos nessa escala seria muito maior do que a que aceleradores atuais, e futuros, poderiam atingir.

Entretanto, aceleradores como o Large Hadron Collider (LHC) – que foi ligado recentemente em uma energia recorde de 13 TeV – poderiam descobrir novas partículas que serviriam como evidências favoráveis à Teoria das Cordas. Um exemplo seria a descoberta de Supersimetria, ou seja, de partículas que possuem a mesma massa e carga elétrica de partículas que já conhecemos, porém com spin diferente.

Unificação e pesquisa básica

A Teoria das Cordas é, para Cvetic, a principal (e única atualmente) candidata para unificar a Mecânica Quântica com a Gravitação. “A Teoria das Cordas é a mais avançada conceitualmente e a mais consistente”, diz a pesquisadora. “Hoje, não há nenhuma outra alternativa em potencial à altura dos padrões de consistência quânticos. Se existisse, a comunidade científica iria, sem dúvida, explorá-la”.

Ao final, Cvetic também ressaltou a importância da pesquisa em ciência básica.

“Em Física Teórica, muitas vezes vemos avanços que parecem esotéricos ou desconectados de experimentos. Porém, é importante apoiar esforços em ciência básica. O valor desses conhecimentos e sua relevância podem ser descobertos no futuro, quando nossa compreensão for maior, e com eles poderemos entender melhor como funcionam o universo e a natureza”.

O IFT/Unesp realizou, entre os dias 13 e 17 de julho, a vigésima nona edição da Jornada de Física Teórica (JFT). A tradicional atividade, realizada anualmente desde 1986, tem como um de seus principais objetivos divulgar as mais importantes áreas de pesquisa do instituto para alunos que estão nos últimos anos de graduação ou no início do mestrado. Dessa maneira, estudantes provenientes de universidades de todo o Brasil, e em alguns casos de outros países da América do Sul, podem conhecer mais sobre os programas de pós-graduação do IFT e aprender sobre temas atuais em Física.

“Ao longo da semana, cinco professores do IFT ministram mini-cursos em suas especialidades”, diz Ricardo D´Elia Matheus, organizador da JFT. “Assim, além de colocar os alunos em contato com nossas linhas de pesquisa, apresentamos conhecimentos sobre assuntos novos para eles e de maneira compreensível a todos”.

Temas frequentes nas JFT incluem Física de Partículas, Teoria das Cordas e Teoria de Campos, áreas de destaque do IFT. Esse ano, a Jornada também contou com cursos sobre Relatividade e Mecânica Quântica e, pela primeira vez, sobre Ondas Gravitacionais.

Ondas Gravitacionais

As aulas sobre Ondas Gravitacionais foram dadas pelo Jovem Pesquisador do ICTP-SAIFR Riccardo Sturani. Essas ondas são geradas por qualquer corpo que tenha massa e que esteja em movimento acelerado, porém são extremamente fracas. Para terem efeito mensurável, precisam ser produzidas por sistemas com grande quantidade de massa, como os de buracos negros ou de estrelas de nêutron. Apesar de já terem sido detectadas indiretamente, nenhum observatório conseguiu detectá-las de maneira direta até agora.

“Durante o curso, quis transmitir para os alunos como aplicar a Teoria de Campos especificamente para o estudo de ondas gravitacionais”, disse Sturani. “Há observatórios que tentarão detectar essas ondas diretamente nos próximos anos, como os relacionados à colaboração LIGO, da qual faço parte. Ondas gravitacionais permitiriam, por exemplo, observar corpos no espaço que não emitem luz, mas que emitem essas ondas”.

Próximas edições

Para quem tiver interesse em participar das próximas edições, o período de inscrição geralmente ocorre em maio e é divulgado pelo site do IFT e pela página do instituto no Facebook. Entre os critérios de seleção estão análise de currículo e desempenho acadêmico. O evento possui apoio da Fundação IFT e oferece auxílio hospedagem para alguns dos alunos selecionados.

Evento externo buscou estimular pesquisa básica no Peru e fornecer a estudantes de todo o país um panorama sobre as áreas de Física de Partículas e de Neutrinos

Na última semana, a Universidad Nacional de Ingeniería (UNI), em Lima, Peru, sediou a “Primeira Escola Peruana em Física de Altas Energias e Cosmologia”. A Escola, proposta pela UNI, foi o primeiro evento externo do ICTP-SAIFR em 2015. Entre seus objetivos estavam estimular a pesquisa básica no Peru e inspirar estudantes de física do país a continuarem na área. Palestrantes convidados incluíram Maria Concepción González-García, da Universidade Stony Brook, e Sonia Pabán, da Universidade do Texas.

Durante o evento de uma semana – que começou dia 22 de Junho e terminou dia 26 – temas relacionados à Física de Partículas, Cosmologia e Física de Neutrinos foram apresentados para alunos de todo o país, desde estudantes de graduação até doutorandos. A ideia da Escola era fornecer a eles uma visão geral dessas áreas e também discutir alguns dos mais recentes trabalhos desses campos. Além das palestras teóricas, os alunos também elaboraram projetos em grupo com a supervisão dos professores, para que pudessem desenvolver de maneira mais aprofundada as ideias apresentadas em aula.

Física de Partículas – Modelo Padrão e Bóson de Higgs

As aulas sobre Física de Partículas foram ministradas pelo pesquisador do ICTP-SAIFR Eduardo Pontón. Ao longo de seu curso, Pontón falou sobre a formulação do Modelo Padrão e sobre a atual situação da área de Física de Partículas após a descoberta do Bóson de Higgs.

“Minha intenção era falar sobre os conceitos mais básicos a respeito do Modelo Padrão e sobre o processo de descoberta do Bóson de Higgs e suas consequências”, disse Pontón. “Gostaria que entendessem porque foi tão difícil e demorou tanto tempo para descobrirmos essa partícula; abordei, por exemplo, as probabilidades de decaimento do Bóson e outras características”.

Com a descoberta do Bóson de Higgs em 2012 pelo Large Hadron Collider (LHC), o Modelo Padrão ficou completo – todas as partículas previstas haviam sido identificadas. Encontrar novas partículas, um dos objetivos da segunda fase de coleta de dados do LHC iniciada recentemente, significaria a existência de uma Física além do Modelo Padrão.

“Há evidências no universo de que existe uma nova Física”, diz Pontón. “No Modelo Padrão, não há nenhuma partícula candidata para explicar a matéria escura, por exemplo. Além disso, não temos explicação para o fato de que existe uma quantidade muito maior de matéria do que de anti-matéria no nosso universo, fato conhecido como Assimetria Bárion/Antibárion”.

Neutrinos e Cosmologia

Neutrinos também foram um tema abordado durante a Escola. Essas partículas interagem de maneira extremamente fraca com a matéria e, portanto, são muito difíceis de detectar. O estudo de neutrinos e de suas oscilações – um neutrino pode se transformar em outro tipo de neutrino ao longo de sua trajetória pelo espaço – podem fornecer informações, por exemplo, sobre a origem dos diferentes tipos ou sobre novas fontes de violação da simetria CP (Carga e Paridade) que poderiam ter um papel na Assimetria Bárion/Antibárion. Pesquisas com neutrinos poderiam ajudar até mesmo a entender como galáxias são formadas.

Já entre os temas de Cosmologia se destacaram a história do universo, especialmente a Inflação – período do início do universo durante o qual o espaço se expandiu rapidamente. A Radiação Cósmica de Fundo, tipo de radiação mais antiga do universo, também foi discutida: seu estudo pode revelar aspectos sobre o início do universo.

Um instituto de pesquisa que promove a ciência básica em países em desenvolvimento. Hoje o ICTP, assim como o ICTP-SAIFR, tem essa como uma de suas principais características. Porém, há pouco mais de 50 anos atrás, esse era apenas um sonho do físico paquistanês Abdus Salam.

“A noção de um Centro que atenda particularmente às necessidades dos físicos de países em desenvolvimento viveu comigo desde 1954, quando fui forçado a deixar o meu próprio país porque percebi que se ficasse muito mais tempo por lá eu teria de deixar a Física, devido puramente ao isolamento intelectual”, disse ele uma vez. (Ideals and Realities 3rd ed., World Scientific, 392, 1989).

Primeira visita de Abdus Salam à Trieste, em 1960, para um simpósio sobre interação de partículas elementares

A história do ICTP começou em 1960. Nesse ano, Salam se tornou professor de Física Teórica no Imperial College onde, junto com Paul Matthews, criou um grupo de pesquisa nessa área. Ainda em 1960, Salam, como representante do Paquistão, propôs ao IAEA (International Atomic Energy Agency) a criação de um centro internacional de Física Teórica.

A proposta de Salam foi discutida e se tornou uma realidade quatro anos depois. Em 1964, o ICTP foi fundado em Trieste, na Itália, e Salam se tornou seu diretor. Devido à Guerra Fria, a Europa vivia naquela época uma grande separação entre países do leste e do oeste do continente. Portanto, desde a sua criação, o ICTP se tornou uma rara ponte de comunicação entre diferentes países.

Primeiro Conselho Científico do ICTP, em 1964, presidido por Robert Oppenheimer

Ao longo dos 50 anos seguintes, o ICTP manteve o ideal de seu principal criador. O Centro continuou a reunir cientistas do mundo inteiro e a promover a ciência básica principalmente em países em desenvolvimento. Com o suporte financeiro do governo italiano, da IAEA e de agências como a UNESCO, o instituto já ajudou mais de 140 mil cientistas a participarem de conferências, workshops, cursos e outros eventos.

Em 2010, o ICTP, em colaboração com a Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” (Unesp) e com a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) criou um novo centro, localizado na América do Sul – o ICTP-SAIFR. O objetivo continua o mesmo: promover a pesquisa básica no mais alto nível internacional, mas dessa vez com enfoque especial nos países sul-americanos.

Abdus Salam foi laureado com o prêmio Nobel em 1979, junto com Steven Weinberg e Sheldon Glashow, por suas contribuições à teoria de unificação entre as interações fraca e eletromagnética entre partículas elementares, incluindo a previsão da corrente neutra fraca

Trabalho que se originou durante parceria do ICTP-SAIFR com o Perimeter Institute propõe nova forma de olhar para os fenômenos de interação entre cordas

Entre os meses de novembro de 2014 e fevereiro de 2015, o ICTP-SAIFR realizou uma parceria com o Perimeter Institute, do Canadá, para estudar temas relacionados a Teoria de Campos. Durante esse período, a colaboração promoveu o intercâmbio de pesquisadores e alunos entre os institutos. Três meses após o final da parceria, Benjamin Basso, Shota Komatsu e Pedro Vieira, publicaram um artigo baseado em ideias que surgiram ao longo de sua estada no ICTP-SAIFR.

“Tivemos as ideias e começamos a discuti-las enquanto estávamos no Brasil”, diz Basso. “Nós vimos, de imediato, potencial nessas ideias, então as desenvolvemos e testamos suas previsões”.

O trabalho dos pesquisadores está relacionado à Teoria das Cordas – mais especificamente em sua dualidade com acoplamentos fortes na Teoria Quântica de Campos. De acordo com a teoria, as cordas são elementos fundamentais e suas vibrações estão relacionadas com a energia e massa das partículas que formam. O estudo de Basso e seus colegas fornece uma nova maneira de olhar para o modo como as cordas interagem entre si, e para o que acontece quando uma dessas cordas se quebra em duas ou quando duas cordas se unem.

“Muitas vezes em Física, para tentar resolver um grande problema, tentamos quebrá-lo em problemas menores e mais simples”, explica Basso. “Foi isso que fizemos nesse trabalho. Em vez de estudar um problema complexo, que envolve um objeto no formato de um par de calças, cortamos esse objeto em dois hexágonos. Com essas formas geométricas mais elementares, tornamos o problema mais simples tanto conceitualmente como tecnicamente; nós conseguimos resolver, explicitamente, os problemas relacionados aos hexágonos usando a integrabilidade da teoria”.

Leia o artigo clicando aqui.

O próximo passo do trabalho será verificar se o modelo se mantém válido após os hexágonos serem “colados” novamente, recriando a estrutura original no formato do par de calças.

“Sabemos que nossa descrição funciona quando as duas metades estão separadas, mas ainda não podemos afirmar que ela continuará válida após a união das metades em uma só forma”, diz Basso. “Estamos otimistas e vamos continuar polindo essas figuras para fazer a verificação. Caso o modelo se mostre correto, conseguiremos entender melhor as interações entre os elementos fundamentais da Teoria das Cordas”.

Cientistas do Large Hadron Collider (LHC) anunciaram nesse mês de maio a observação, com altíssima precisão, de um fenômeno extremamente raro: o decaimento de mésons B^­­0_s e B⁰ em dois múons. Esses mésons podem decair de várias maneiras diferentes, e as probabilidades desses decaimentos específicos são de cerca de 1 para cada 250 milhões de mésons B^­­0_s produzidos e de 1 para cada 10 bilhões de mésons B⁰. A análise dos dados foi feita por pesquisadores do CMS (Compact Muon Solenoid) e LHCb (Large Hadron Collider beauty), e teve a participação do Centro de Pesquisa e Análise de São Paulo (SPRACE), que faz parte da colaboração CMS.

Leia o artigo, publicado na revista científica Nature, clicando aqui.

“Foi a primeira vez que conseguimos observar o decaimento de B^­­_s com uma significância estatística maior do que 6 sigmas, o que equivale a uma probabilidade de apenas uma parte em um bilhão do resultado não ser real”, explica Sérgio Novaes, coordenador do SPRACE. “A observação está de acordo com as previsões do Modelo Padrão e é importante porque pode ajudar a descartar ou restringir modelos de Física além do Modelo Padrão que preveem taxas de decaimento diferentes”.

As observações foram feitas entre 2011 e 2012, durante a primeira fase de experimentos do LHC. Esse ano o acelerador foi ligado novamente para uma segunda etapa e começará a coleta de dados nos próximos meses, dessa vez com uma energia de 13 TeV – um aumento de 5 TeV em relação à energia máxima da primeira fase.

“Com energias e luminosidades maiores, poderemos fazer medidas ainda mais precisas”, diz Novaes. “O LHC irá procurar por novas partículas e poderá testar até onde o Modelo Padrão se mantém válido”.

Diagramas relacionados ao decaimento dos mésons analisados; o item c) não é permitido pelo Modelo Padrão

Além do Modelo Padrão

“O Modelo Padrão não consegue explicar tudo”, diz Eduardo Pontón, pesquisador do ICTP-SAIFR. “Não sabemos, por exemplo, do que a matéria escura é feita e por que há um grande desequilíbrio na proporção entre matéria e anti-matéria na constituição do nosso universo. Observações do LHC, como essa, ajudam a estabelecer novas fronteiras para o Modelo Padrão e novos limites para teorias que vão além dele e tentam explicar esses fenômenos”.

Um dos alvos de pesquisa de Pontón são os modelos de Higgs Composto. De acordo com essas teorias, o Bóson de Higgs não é uma partícula elementar, ou seja, é composto por outras subpartículas. “Até hoje essa é a única partícula elementar observada na natureza que possui spin 0, o que faz com que a teoria funcione apenas em parâmetros muito específicos”, diz ele. “O Modelo do Higgs Composto ajuda a esclarecer essa questão, entre outras”.

Além do estudo aprofundado sobre as propriedades do Bóson de Higgs, também estão entre os objetivos desta segunda fase de experimentos do LHC a busca por novas partículas e por observações que fujam às previsões do Modelo Padrão. O SPRACE não apenas continuará a atuar na análise e armazenamento de dados como buscará aumentar seu papel na colaboração CMS.

“Estamos iniciando um projeto de instrumentação, para o aprimoramento de detectores utilizados pelo CMS”, diz Novaes. “No passado, não conseguíamos observar certos fenômenos porque não tínhamos equipamentos suficientemente potentes. Agora nós temos o LHC funcionando com energias que nos permite estudar fenômenos em escalas cada vez maiores. Temos pela frente o fantástico desafio de explorar o desconhecido”.

Instituto inaugurou uma cadeira dedicada ao cientista que criou os primeiros kits de ciência do Brasil e transformou o Instituto Butantan no maior produtor de vacinas do país

Isaias Raw não é físico. Entretanto, foi homenageado com o nome de uma Cadeira no ICTP-SAIFR na última sexta-feira. O evento refletiu um dos aspectos mais marcantes da brilhante carreira de Raw: em suas próprias palavras, “eu gosto de me meter em tudo que não me diz respeito”.

A nova Cadeira é fruto de uma doação privada de Gilberto Mautner, sobrinho de Isaias Raw, que quis homenagear o tio. A doação financiará parcialmente um novo professor para o ICTP-SAIFR, que ocupará a Cadeira Isaias Raw.

A principal semelhança entre Raw e o ICTP-SAIFR talvez seja a iniciativa de criar no Brasil centros de pesquisa com padrão de excelência mundial. Entre as muitas iniciativas de Raw destacam-se a criação dos primeiros kits de ciência do Brasil, quando dirigiu a Fundação Brasileira para o Desenvolvimento do Ensino de Ciências (Funbec). Raw também fundou a Editora da Universidade de São Paulo e a da Universidade de Brasília, criou a Fundação Carlos Chagas e o Curso Experimental de Medicina da FMUSP e, junto com o professor Walter Leser, unificou os exames vestibulares de São Paulo.

Além disso, foi diretor do Instituto Butantan e um dos principais responsáveis por torná-lo no primeiro centro produtor de vacinas no país. Sua carreira foi reconhecida com o prêmio de Comendador da Ordem Nacional do Mérito, em1995, com a Grã-Cruz da Ordem Nacional do Mérito Científico, em 2001, e com o prêmio Conrado Wessel de Ciência e Cultura em 2005.

Veja a palestra do prof. Isaias Raw

Tudo isso apesar de ter sido preso e ter seus direitos cassados na época do regime militar. “Achavam que eu era um espião comunista”, brincou ele. “Naquela época, era muito fácil eliminar alguém que competia com você. Bastava acusá-lo de ser comunista. Foi o que fizeram comigo”.

Com muito humor e honestidade, Raw falou ao longo do evento sobre sua vida e carreira, e discutiu sobre a atual situação de nossas universidades…

“Há uma desconexão entre a universidade e a sociedade. Um dos motivos pelos quais o Brasil não evolui é porque as universidades muitas vezes confundem inovação com publicação de artigos”.

sobre educação…

“Se um experimento não tem chances de dar errado, não há motivo para realizá-lo. Só quando ele dá errado é que o aluno tenta entender por que deu errado e aprende algo novo. O importante não é o experimento em si, o importante é que o aluno tire suas próprias conclusões e aprenda”.

e sobre aspectos político-econômicos do Brasil…

“Estamos em um país grande que atrai interesse internacional. Porém, estamos vendendo tudo o que vale a pena. Falta competência administrativa”.

Por essas e outras reflexões a palestra de Isaias Raw merece ser vista, por alunos e professores, cientistas e não cientistas. Raw pode não ser um físico teórico, mas a homenagem do ICTP-SAIFR não poderia ser mais merecida.

Workshop e curso abordaram o desenvolvimento de softwares voltados para pesquisas científicas de diversas áreas

O ICTP-SAIFR realizou, entre os dias 13 e 30 de abril, um evento externo do ICTP-Trieste dedicado a técnicas avançadas em computação científica. Durante esse período, foi realizado um workshop de duas semanas, voltado para pesquisadores de diferentes áreas, e um curso de uma semana, dedicado à Física de Partículas. O evento foi organizado juntamente com o Núcleo de Computação Científica (NCC) da Unesp, e contou com a presença de palestrantes internacionais, como Ivan Girotto, do ICTP-Trieste.

“Entre os nossos principais objetivos estava melhorar a compreensão sobre o desenvolvimento de softwares para ciência”, diz Girotto. “Queremos disseminar o conhecimento que temos principalmente para jovens pesquisadores, pois a computação científica tem se tornado cada vez mais importante e é aplicada atualmente a diversas áreas da ciência”.

Workshop

O Workshop teve como alvo cientistas de diferentes áreas que utilizam técnicas de computação científica em suas pesquisas. Entre os principais exemplos de aplicação estão o desenvolvimento de modelos de previsão climática e modelos em biofísica e física de partículas. O evento contou com palestras e aulas práticas, no qual os participantes desenvolveram projetos para aplicar o conhecimento adquirido ao longo do curso.

“Ao longo das duas primeiras semanas, tentamos passar para os participantes conceitos fundamentais de programação científica utilizando, entre outras ferramentas, a linguagem de programação Python”, explica Gabriel von Winckler, um dos organizadores do evento, do NCC. “Nosso objetivo era fazer com que eles conseguissem construir aplicações científicas usando essa linguagem”.

Além disso, o Workshop também estimula a colaboração entre pesquisadores de diferentes universidades e países. O evento já teve duas edições realizadas no ICTP-Trieste e se mostrou frutífero para encorajar novas parcerias e ideias.

“Vemos que os participantes continuam conversando e trabalhando em projetos juntos após a realização dos eventos”, diz Girotto. “A primeira edição do Workshop levou à criação de um evento independente relacionado a estruturas eletrônicas, por exemplo”.

Física de Partículas        

O curso que seguiu as duas semanas de Workshop foi dedicado à aplicação da computação científica em Física de Partículas. Nessa área, a computação de alta performance é fundamental para realizar simulações complexas de colisão de partículas feitas em grandes aceleradores, e também para o processamento de toda a informação gerada pelos experimentos. Parte do processamento dos dados do LHC, maior acelerador do mundo que foi recentemente reativado, é realizado no SPRACE, uma estrutura de computação localizada no NCC.

Maior acelerador de partículas do mundo foi ligado em abril e pretende começar nova etapa de coleta de dados em junho

Operadores do LHC confirmam a primeira circulação de feixes de prótons pelo acelerador após dois anos (Imagem: Maximilien Brice/CERN)

O Large Hadron Collider (LHC), maior acelerador de partículas do mundo, voltou a ser ligado nesse mês de abril após um período de dois anos de manutenção e aprimoramentos. Apesar de ainda não estar pronto para realizar colisões, no último dia 5 dois feixes de prótons circularam pelo equipamento com uma energia relativamente baixa. A previsão é que a coleta de dados comece no mês de junho, com uma energia de 13 TeV – o que superaria o recorde de 8 TeV estabelecido pelo próprio LHC.

Entre os principais objetivos dos pesquisadores para essa segunda etapa está aprofundar os estudos sobre o Bóson de Higgs e descobrir novas partículas que não pertençam ao Modelo Padrão.

Bóson de Higgs

Na primeira fase de experimentos do acelerador, o Bóson de Higgs foi descoberto – era a última partícula do Modelo Padrão que ainda não havia sido detectada. Sua massa foi calculada com uma boa precisão: 125 GeV, com um erro de 0,21 para mais ou para menos. Entretanto, ainda há muito para se descobrir sobre essa partícula.

“O LHC tentará fazer medidas mais precisas das propriedades do Bóson de Higgs e de como ele interage com outras partículas”, diz Gero von Gersdorff, pós-doutorando do ICTP-SAIFR. “A maneira como ele decai, por exemplo, pode trazer mais informações. Além disso, um grande problema em Física de Partículas é explicar por que a massa do Bóson de Higgs é tão pequena. Muitos físicos acreditam que a explicação para isso está em uma das teorias que tentam complementar o Modelo Padrão”.

Além do Modelo Padrão

Com o Modelo Padrão completo, qualquer nova partícula descoberta exigirá uma extensão do modelo. Entre as teorias mais estudadas atualmente que propõem essa extensão estão a Supersimetria e a Teoria do Higgs Composto. Na Supersimetria, todas as partículas do Modelo Padrão possuem uma partícula com massa e carga elétrica equivalentes, porém com spin diferente. Na Teoria do Higgs Composto, o Bóson de Higgs não é uma partícula fundamental, ou seja, ele é composto por outras subpartículas. Com energias mais altas, o LHC poderá detectar partículas com massas maiores e fornecer as primeiras evidências experimentais para uma dessas teorias.

“As partículas supersimétricas teoricamente mais fáceis de serem detectadas são os squarks e os gluínos, pares supersimétricos dos quarks e glúons, respectivamente”, diz Alberto Tonero, pós-doutorando do ICTP-SAIFR. “Na verdade, a detecção dessas partículas já era esperada na primeira etapa de experimentos do LHC. No modelo atual, então, a supersimetria não seria exata, pois as partículas que procuramos teriam uma massa maior. Caso elas sejam detectadas agora e sua natureza supersimétrica seja confirmada, apesar de não comprovar a teoria da Supersimetria, será um forte indício de que ela está correta”.

A segunda fase de experimentos do LHC será realizada até 2018, quando o acelerador será desligado novamente. Uma terceira fase já está confirmada, e deverá começar em 2020 ou 2021.