Apesar do caos aparente nas violentas colisões de prótons de alta energia, um novo estudo revelou uma ordem fundamental inesperada. Dados do Grande Colisor de Hádrons (LHC) indicam que a entropia – a medida do grau de desordem de um sistema – permanece notavelmente inalterada durante a transição de quarks e glúons para partículas comuns.
Essa descoberta desafia a intuição de muitos físicos, que esperavam uma mudança significativa na desordem do sistema entre a fase inicial, densa e efervescente de quarks e glúons, e a fase posterior de hádrons mais estáveis. O resultado, publicado em 5 de janeiro de 2026, oferece uma visão crucial sobre os mecanismos fundamentais da matéria e a influência da mecânica quântica em eventos subatômicos.
As colisões de prótons são eventos ultrarrápidos onde prótons, compostos por quarks e glúons, se chocam em velocidades próximas à da luz. Essa interação complexa cria um ambiente extremo, com partículas virtuais de vida curta, antes de resfriar e formar novos hádrons que se espalham e são detectados.
A entropia e a mecânica quântica em ação
A pesquisa, liderada pelos professores Krzysztof Kutak e Sandor Lokos do Instituto de Física Nuclear da Academia Polonesa de Ciências (IFJ PAN), em Cracóvia, concentrou-se em comparar a entropia na fase inicial de quarks-glúons com a entropia das partículas produzidas e medidas posteriormente. Segundo informações do www.sciencedaily.com, modelos de dipolo, que descrevem a evolução de sistemas de glúons densos, foram aprimorados para estimar a entropia dos pártions.
Há dois anos, Prof. Kutak e Dr. Pawel Caputa, da Universidade de Estocolmo, introduziram uma versão atualizada do modelo de dipolo, incorporando efeitos relevantes em energias de colisão mais baixas. A validação desse modelo generalizado foi feita comparando-o com dados experimentais reais de diversas colaborações do LHC, como ALICE, ATLAS, CMS e LHCb, cobrindo um amplo espectro de energias de colisão, de 0,2 teraelétron-volts (TeV) a 13 TeV.
O sucesso do modelo em descrever os dados de forma mais precisa do que os anteriores, e em uma gama mais ampla de energias, levou à conclusão surpreendente: a entropia durante a fase dominada por quarks e glúons é virtualmente idêntica à entropia dos hádrons que emergem da colisão. Essa constância é um forte indício de um princípio fundamental da mecânica quântica conhecido como unitariedade, que garante a conservação da probabilidade em sistemas quânticos.
Implicações para a física de partículas
A descoberta de que a entropia permanece constante nas colisões de prótons tem implicações profundas para nossa compreensão do universo subatômico. A unitariedade, embora um conceito abstrato, é um pilar da mecânica quântica e sugere que a evolução do sistema, do estado inicial de alta energia à formação de partículas detectáveis, ocorre de forma coerente e previsível em termos de desordem fundamental.
Este resultado não apenas aprofunda o conhecimento sobre a dinâmica de quarks e glúons, mas também valida a aplicação de modelos teóricos complexos para interpretar os dados experimentais do LHC. A capacidade de encontrar ordem em um ambiente tão violento e caótico reforça a elegância da mecânica quântica e sua relevância para descrever os fenômenos mais extremos do universo.
