Sabemos que o universo é composto por átomos, que por sua vez são formados por partículas subatômicas como prótons e nêutrons. O modelo padrão da física de partículas nos ensina que prótons e nêutrons são compostos por três quarks, sendo o próton formado por dois quarks “up” e um quark “down”. Mas será que essa é a história completa? As últimas pesquisas, com a ajuda da inteligência artificial, revelam que o interior do próton pode ser muito mais complexo do que imaginávamos.
Para entender a estrutura interna do próton, os físicos usam um método chamado “espalhamento”. Imagine que você está olhando para um objeto. A luz do sol (fótons) se espalha no objeto e chega aos seus olhos, permitindo que você o veja. Da mesma forma, os físicos usam partículas como elétrons para “bombardear” prótons e observar como essas partículas se espalham. A energia dos elétrons determina o nível de detalhe que podemos observar no interior do próton.
Em experimentos realizados na década de 1960, os físicos descobriram que os prótons são compostos por três partículas pontuais, que correspondem aos quarks. No entanto, com o aumento da energia dos elétrons, eles começaram a observar um comportamento mais complexo dentro do próton. O interior do próton se revelou uma “sopa de quarks” em constante movimento, composta por quarks e antiquarks virtuais que surgem e desaparecem, interagindo por meio de glúons.
O que torna essa descoberta ainda mais intrigante é a possível presença de um quark “charm” no interior do próton. O quark charm é mais pesado que o próprio próton, e sua existência dentro do próton desafia nossas teorias atuais.
A complexidade do interior do próton torna a tarefa de modelar seu comportamento muito desafiadora. Os físicos usam a cromodinâmica quântica (QCD) para descrever a interação forte, que governa o comportamento dos quarks. No entanto, os cálculos da QCD são complexos, especialmente em baixas energias, onde o comportamento do próton é mais difícil de prever.
Aqui entra em cena a inteligência artificial. Cientistas utilizaram redes neurais para analisar uma vasta quantidade de dados de colisões de prótons, buscando padrões e informações sobre a estrutura interna dessas partículas. As redes neurais, livres de preconceitos, foram capazes de encontrar modelos que se ajustavam aos dados de maneira mais precisa que os modelos tradicionais.
Os resultados, embora ainda preliminares, sugerem a presença de um quark charm intrínseco no próton, o que seria uma descoberta revolucionária. Essa descoberta poderia abrir novas portas para a compreensão da estrutura interna da matéria e a natureza da interação forte.
A jornada para desvendar os mistérios do próton continua. Com o auxílio da inteligência artificial, os cientistas estão cada vez mais próximos de compreender os intrincados detalhes do interior dessa partícula aparentemente simples. O futuro da física de partículas promete ser emocionante e cheio de novas descobertas.
