Os cientistas passaram décadas tentando desvendar os mistérios do próton – a minúscula partícula no coração de cada átomo. Apesar do seu tamanho minúsculo, os prótons são incrivelmente complexos e dinâmicos em sua estrutura interna, e os físicos continuam a trabalhar para entendê-los completamente. Agora, uma equipe de pesquisadores deu um passo gigantesco ao criar o mapa mais detalhado já feito das forças que atuam dentro de um próton.
Para conseguir isso, a equipe de pesquisa da Universidade de Adelaide usou uma poderosa técnica computacional chamada cromodinâmica quântica de grade. A observação direta dos quarks e glúons constituintes dos prótons é extremamente desafiadora, então os pesquisadores desenvolveram um novo método que essencialmente “divide o espaço e o tempo em uma grade fina”, como descreveu um membro da equipe.
Essa grade virtual permitiu aplicar equações altamente complexas para simular as interações entre quarks dentro do próton. Após extenso trabalho computacional, a simulação produziu uma visualização inédita das forças.
A equipa descobriu que estas forças são invulgarmente fortes, atingindo 500.000 newtons mesmo em escalas milhares de vezes mais pequenas do que um único núcleo atómico. Para colocar isso em perspectiva, isto equivale a comprimir o peso de cerca de 10 elefantes num espaço quase infinitesimalmente pequeno.
Um estudante de doutoramento responsável pelos cálculos que conduziram o estudo observou que estes gráficos fornecem uma forma completamente nova de compreender a intrincada dinâmica interna dos protões e o seu comportamento em colisões de partículas de alta energia.
Estas experiências de alta energia têm lugar em instalações como o Large Hadron Collider do CERN, onde mais de 10.000 cientistas colidem protões para estudar a sua estrutura básica. Uma compreensão mais profunda das forças internas do próton poderia ajudar a melhorar as teorias que descrevem um dos blocos de construção mais fundamentais da natureza.
Os investigadores estão tão confiantes nas descobertas que um membro da equipa comparou o seu trabalho aos estudos pioneiros de Thomas Edison sobre as propriedades fundamentais da luz antes de desenvolver a lâmpada. Tal como estas descobertas levaram a tecnologias como os lasers e a imagem moderna, desvendar os mistérios do protão poderia abrir caminho para futuros avanços científicos e médicos.
Uma área que se beneficiaria particularmente é a terapia de prótons para o tratamento do câncer, que utiliza prótons acelerados para atingir com precisão os tumores. Uma compreensão mais profunda das forças dos prótons pode ajudar os cientistas a otimizar e melhorar esta tecnologia que salva vidas.