Pesquisa
Minha pesquisa é dedicada ao estudo da matéria fortemente interagente em condições extremas. Conhecemos, na natureza, quatro interações fundamentais. Duas delas são amplamante conhecidas em nosso cotidiano: a gravitacional e a eletromagnética. As duas restantes são observadas em escalas nuclear: a interação nuclear fraca, responsável por alguns tipos de processos de decaimento radioativos, e a interação nuclear forte, responsável por manter a estabilidade do núcleo.
A interação forte é descrita através de uma teoria chamada Cromodinâmica Quântica, a teoria das partículas que possuem carga de cor: os quarks e os glúons. Um aspecto característico dessa teoria é que as partículas fundamentais que sofrem interação forte não são observadas isoladamente na natureza em condições usuais, ou seja, não observamos quarks e glúons se propagando individualmente. Apenas observamos estados compostos (estados com mais de uma dessas partículas fundamentais) cuja carga total de cor seja nula: os hádrons.
No entanto, sob condições extremas de temperatura e/ou densidade, a teoria sofre uma transição para uma fase desconfinada, em que a matéria se comporta como um fluído constituído por quarks e glúons que se propagam livremente. Essa fase extrema é chamada de plasma de quarks e glúons (QGP, da sigla em inglês para quark-gluon plasma). Ela descreve o estado da matéria no universo primordial (até 1o microsegundos) e, especula-se, também no interior de objetos astrofísicos ultra-compactos (como as estrelas de nêutrons). O QGP também é formado (por um tempo muito curto) em laboratórios, em experimentos de colisões relativísticas de íons pesados.
Durante a minha carreira, me envolvi em projetos de pesquisa que buscam compreender o comportamento do plasma de quarks e glúons em diferentes contextos. Abaixo, você pode conhecer um pouco sobre alguns desses projetos.
Teoria e fenomenologia de colisões relativísticas de íons pesados
Acelerando núcleos de grandes átomos (por exemplo, átomos de chumbo ou de ouro) à velocidades ultra-relativísticas e colidindo-os, são formadas condições de temperatura e pressão suficientes para a produção do QGP. Essa ideia foi proposta originalmente na década de 1970, por T.D. Lee, e está em operação, hoje, em experimentos como o ALICE, no LHC, e o RHIC e o STAR, em Brookhaven. A produção e a evolução do QGP produzido nesses experimentos envolve uma série de processos físicos que ainda não são compreendidos em sua totalidade. Nesse projeto, estudamos os fundamentos das teorias e modelos que descrevem tais processos e os utilizamos para construir ferramentas que possibilitem a modelagem numérica da seqüência de eventos que acontece em uma colisão de íons pesados. Um exemplo notável de tais ferramentas é a cadeia simulacional ExTrEMe, um modelo híbrido baseada em modelos cinéticos e hidrodinâmica relativística viscosa. Utilizando esse modelo, entre outros resultados, estudamos efeitos da dinâmica pré-equilíbrio em observáveis finais, propusemos uma evolução no cálculo de um observável para suprimir efeitos de flutuações de multiplicidade e sondamos a estrutura de escalas pequenas do estado inicial utilizando esse observável.
Objetos astrofísicos ultra-compactos como laboratório da matéria extrema
Estrelas de nêutrons são objetos astrofísicos que possuem, tipicamente, cerca de duas massas solares distribuídas num raio de cerca de 10 km. Especula-se que as condições de extrema densidade encontradas em seus núcleos possibilitem a formação do QGP. O uso desses objetos como laboratório para o estudo da matéria extrema concilia a teoria de QCD para descrição de seu conteúdo de matéria com Relatividade Geral para descrição da estrutura estelar. Infelizmente, as técnicas não-perturbativas de QCD na rede que são utilizadas para o cálculo da equação de estado da matéria não são aplicáveis em regimes de altas densidades e, assim, a equação de estado precisa ser calculada a partir de modelos efetivos. As predições dos diversos modelos para estrutura estelar e, mais recentemente, para possíveis assinaturas em sinais de ondas gravitacionais resultantes de fusões de estrelas de nêutrons. É possível, também, sondar possíveis efeitos de teorias extendidas de gravitação.
