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Simulações em Cromodinâmica Quântica…

terça-feira, 18 nov 2008; \47\UTC\UTC\k 47 Deixe um comentário Go to comments

A edição desse mês da revista American Scientist (uma publicação da Sigma Xi) tem um artigo [de divulgação] muito interessante sobre Lattice QCD:

A idéia por detrás desse artigo (de divulgação) é clara: usar computadores pra fazer os cálculos pesados, que a gente não consegue fazer “no braço”. Historicamente, isso tudo surgiu na segunda metada dos anos 70, com o estabelecimento da Cromodinâmica Quântica (QCD) e com um melhor acesso aos computadores (apesar de que a programação era feita com cartões-perfurados!😉 ).

O problema que motivou essa empreitada é dado pelo fato de que é muito difícil de se obter qualquer tipo de resultado analítico em QCD — a razão mestra disso é um fato conhecido como “acoplamento forte” — até então, o único método analítico disponível era o chamado expansão 1/N (aliás, o artigo Path Integral Formulation of Mean Field Perturbation Theory foi um dos primeiros a definir essa expansão em Teorias Quânticas de Campo). Traduzindo em miúdos, o que acontece é que quarks têm um comportamento muito exótico: chamado de confinamento, o que acontece é que quarks nunca são vistos isoladamente, i.e., “livres”, na natureza. Isso se deve ao fato de que quanto mais vc tenta separar 2 quarks, mais forte é fica a força que os une, i.e., a força entre 2 quarks aumenta com a distância! Notem como isso é completamente contra-intuitivo: todas as forças que a gente conhece (fraca, gravitação, eletromagnética) têm o comportamento exatamente oposto, ou seja, a intensidade delas diminui quando a distância aumenta (i.e., fica sempre cada vez mais fácil de se separar os 2 corpos quanto mais longe eles estiverem). Por causa desse comportamento, não é possível fazermos o mesmo tipo de “aproximações” que usamos em outras áreas da Física (e que funcionam perfeitamente bem, com até 12 casas decimais de precisão experimental!); e é pra resolver essa enrascada que a tal “aproximação 1/N” (mencionada acima) foi inventada.

Bom, o resumo dessa ópera é que uma das melhores armas pra se atacar essas questões todas é via simulações computacionais. O “truque” é que mesmo nesse caso, que já tem vários resultados positivos, é preciso se dispor de supercomputadores, como o Blue Gene ou o QCDOC — muitas das arquiteturas do Cray e da IBM foram desenvolvidas em colaboração com Físicos trabalhando em problemas de “Lattice QCD”, especialmente por causa desse necessidade monstruosa de poder de processamento que o problema demanda.

N.B.: Quem quiser se aprofundar mais, pode ler os seguintes artigos: Lattice QCD for Novices, Advanced Lattice QCD e Nonperturbative Quantum Field Theory on the Lattice. Existe um website que tenta agregar essa comunidade, The Lattice Web. Em termos de livros, os que eu recomendo são os seguintes: Introduction to Quantum Fields on a Lattice, Quantum Fields on a Lattice, Lattice Gauge Theories, Quarks, Gluons and Lattices (o autor desse livro, M. Creutz, foi um dos fundadores desse ramo da Física). Um pouco fore do “mainstream” (princpalmente por serem publicações mais antigas), mas também interessantes, são os livros de Lattice Gauge Theories and Monte Carlo Simulations e Gauge Field Theories. No Brasil, eu aprendi parte do que conheço desse assunto no grupo Lattice Quantum Field Theory (em particular, os resultados mostrados em Older Work são interessantíssimos!), e o único outro grupo que eu conheço que trabalha nessa área é Física de Partículas Computacional (IFSC-USP). (Se vc trabalha nessa área e eu não conheço a sua existência, por favor, deixe um comentário, com os links apropriados, que eu terei o maior prazer em corrigir a minha ignorância, atualizando esse artigo.😳 )

[]’s.

Atualizado (2008-Dez-02 @ 20:12h): Há uma continuação dessa notícia, com um pouco mais de informações, nos links abaixo (que saíram ontem):

Ambos são excelentes artigos… somados ao primeiro acima… diversão garantida!

😈

[]’s.

  1. Guilherme Sadovski
    terça-feira, 18 nov 2008; \47\UTC\UTC\k 47 às 15:10:59 EST

    Comentário bobo e inútil:

    Juro que quando li “[…]o autor desse livro, M. Creutz, foi um dos fundadores desse ramo da Física.” Eu li que o autor do livro era o Mc Creu. Quase infartei hahaha!😛

    Btw, belo post Daniel o artigo citado é ótimo para leigos! Como você mesmo diz, diversão garantida. rsrs

  2. Leonardo
    terça-feira, 18 nov 2008; \47\UTC\UTC\k 47 às 15:37:09 EST

    muito bom post!🙂 Bem acessível, sem D-modules fica legal para todo mundo entender!😉

  3. terça-feira, 18 nov 2008; \47\UTC\UTC\k 47 às 15:49:15 EST

    Guilherme: Eu, hein?! Olha que te dão um ‘créu’!😉

    Leo: Eu tento… em geral, falho, mas juro que tento!😎

    []’s!

  4. Leonardo
    sexta-feira, 21 nov 2008; \47\UTC\UTC\k 47 às 20:00:31 EST

    Ah, eu sempre quis saber se já tinham calculado a massa do próton e do nêutron em Lattice QCD…

    http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/322/5905/1224

    Na Physics World:
    http://physicsworld.com/cws/article/news/36756

    Gostei de como eles colocaram Lattice QCD entre aspas. John McCain e suas air quotes…

  5. Leonardo
    domingo, 23 nov 2008; \47\UTC\UTC\k 47 às 00:29:31 EST

    alguém sabe como entra essa massa do píon? estou com preguiça de ler o artigo

    eles usam a relação de massa do píon com os quarks para definr as massas dos quarks?

  1. terça-feira, 25 nov 2008; \48\UTC\UTC\k 48 às 13:05:46 EST

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