Partículas e Campos

Descrição

A linha de pesquisa em “Partículas e Campos” abrange tanto aspectos teóricos quanto experimentais, com foco em fenômenos fundamentais da matéria em condições extremas e na busca por novas fronteiras além do Modelo Padrão. No âmbito teórico, investigamos a aplicação da dualidade holográfica calibre-gravidade ao estudo de sistemas quânticos fortemente interagentes, em especial fluidos relativísticos como o plasma de quarks e glúons, explorando propriedades termodinâmicas, hidrodinâmicas e processos de hidrodinamização, isotropização e termalização fora do equilíbrio.

Essas análises baseiam-se no dicionário holográfico, que mapeia observáveis de teorias quânticas fortemente acopladas em cálculos de gravitação (semi)clássica em espaços AdS de dimensão superior.

A Cromodinâmica Quântica (QCD) é a teoria fundamental que descreve as partículas que interagem por interações fortes (hadrons) sendo, portanto, a teoria que deve fundamentar a Física Nuclear. É considerada a teoria quântica de campos mais consistente conhecida. No entanto, tendo uma estrutura matemática muito complexa, não é totalmente solucionada, existindo grandes problemas fundamentais em aberto. Neste contexto, alguns dos problemas neste projeto de pesquisa contemplam aspectos de estrutura, interações e decaimento de hadrons tendo em vista simetrias fundamentais e suas quebras. Em particular, a relação entre os graus de liberdade fundamentais (quarks e glúons) e efetivos (hadrons) têm sido investigados nesta linha de pesquisa. Em colisões de íons pesados (relativísticos ou não) e em estrelas densas a matéria é testada em situações de densidades energéticas extremas. Condições energéticas alteram a dinâmica e a estrutura dos hadrons e podem compreender: campos eletromagnéticos intensos, densidades bariônicas e temperaturas finitas, e sistemas em alta rotação (vorticidade). Alguns destes tópicos são investigados atualmente. Além disto, aspectos da teoria clássica de Yang Mills com fontes, assim como o comportamento de flutuações quânticas e loops de Wilson, fazem parte deste projeto. As suas equações dinâmicas tem uma estrutura não-Abeliana complexa e relevância para vários sistemas físicos das interações (nucleares) fortes.

No eixo experimental e fenomenológico, investigamos Física de Neutrinos e Raios Cósmicos em colaboração com os experimentos NOvA e DUNE (FERMILAB). O foco está na compreensão das oscilações de neutrinos, determinação da hierarquia de massas, busca pela violação de CP no setor leptônico — com possíveis implicações para a assimetria matéria/antimatéria do Universo — bem como no estudo de fenômenos além do Modelo Padrão, como neutrinos estéreis, decaimentos, decoerência e interações não padrão. Na área de raios cósmicos, analisamos efeitos como a variação sazonal e a razão de carga de múons, utilizando dados experimentais e simulações.

Responsáveis

Prof. Dr. Fábio Luís Braghin
Prof. Dr. Ricardo Avelino Gomes
Prof. Dr. Rômulo César Rougemont Pereira

Projetos de Pesquisa

Título: Física de Neutrinos e Raios Cósmicos (Experimental e Fenomenológica)
Resumo: Este é um projeto de pesquisa em "Física de Altas Energias Experimental", do nosso grupo no IF-UFG, nos experimentos NOvA e DUNE, ambos no FERMILAB. NOvA é um experimento de oscilação de neutrinos, de 810 km de linha de feixe, fora do eixo, com o objetivo de resolver o octante do parâmetro theta23 e a hierarquia de massa dos neutrinos e melhorar os limites na fase de violação CP, tomando dados de 2013 a 2027. O experimento DUNE, que está em fase de desenvolvimento, terá seu detector distante a uma distância de 1300 km, no eixo da linha de feixe, com uma potência de 1,2 MW. Tomará dados, parcialmente completos, a partir de 2027. Estão dentre seus principais objetivos medir a fase de CP dos neutrinos e resolver a hierarquia de massa e o octante do ângulo theta23. (Responsável: Prof. Dr. Ricardo Avelino Gomes)
Título: Investigações Holográficas de Propriedades de Equilíbrio e Não Equilíbrio em Sistemas Quânticos
Resumo: Este projeto de pesquisa versa sobre aplicações da dualidade holográfica calibre-gravidade ao estudo de diversas propriedades físicas de diferentes sistemas quânticos fortemente interagentes. Em particular, contempla-se a análise de propriedades termodinâmicas, hidrodinâmicas e de diferentes evoluções dinâmicas distantes do equilíbrio em fluidos quânticos relativísticos fortemente acoplados, e em especial, o plasma de quarks e glúons produzido em colisões relativísticas de íons pesados. Por meio do dicionário holográfico, esses observáveis (intratáveis por métodos perturbativos no regime de acoplamento forte) são mapeados em cálculos de relatividade geral envolvendo gravitação (semi)clássica em espaços-tempo curvos com constante cosmológica negativa (espaços assintoticamente Anti-de Sitter) e ao menos uma dimensão a mais do que a teoria quântica de campos fortemente interagentes que se pretende descrever, a qual reside na fronteira (conformalmente) plana do espaço-tempo curvo de dimensão superior. Essa dimensão extra está associada a uma geometrização da escala de energia do grupo de renormalização da teoria quântica de campos dual na fronteira. Os tópicos de investigação desenvolvidos neste projeto envolvem, dentre outros pontos: análises numéricas de processos de hidrodinamização, isotropização e termalização na evolução dinâmica de estados iniciais distantes do equilíbrio, produção de entropia, cálculo de modos quasinormais de buracos-negros assintoticamente AdS, cálculo de observáveis termodinâmicos e de coeficientes de transporte. (Responsável: Prof. Dr. Rômulo César Rougemont Pereira)
Título: QCD, Hadrons e Sistemas Fortemente Interagentes
Resumo: A Cromodinâmica Quântica (QCD) é a teoria física que descreve a interação nuclear forte, uma das quatro interações fundamentais da natureza, responsável pela estabilidade de núcleos atômicos e pela geração da maior parte da massa da matéria ordinária do Universo. Devido à natureza fortemente interagente da matéria da QCD em diversas escalas de energia de interesse físico, seu tratamento matemático de primeiros princípios é bastante complexo. Nesse contexto, a utilização de diferentes técnicas e modelos efetivos abrangendo diferentes aspectos fenomenológicos da QCD se faz bastante útil. A matéria da QCD se apresenta sob diferentes formas dependendo das condições físicas sob as quais é submetida. Sua manifestação mais usual se dá na forma de hadrons, como os prótons e os nêutrons. Quando submetida a temperaturas e densidades extremas, alcançáveis em colisores de partículas de altas energias como o RHIC e o LHC, a matéria da QCD se manifesta como um plasma de quarks e glúons desconfinados (QGP), mas ainda fortemente interagentes. Um dos propósitos deste projeto consiste na investigação de propriedades do QGP e de outros sistemas quânticos fortemente interagentes, utilizando-se técnicas de Relatividade Geral por meio da Dualidade Holográfica Calibre-Gravidade, o que tem produzido acordos quantitativos notáveis com resultados de primeiros princípios obtidos via QCD na rede. (Responsável: Prof. Dr. Rômulo César Rougemont Pereira)
Título: Cromodinâmica Quântica e Hadrons
Resumo: A Cromodinâmica Quântica (QCD) é a teoria fundamental que descreve as partículas que interagem por interações fortes (hadrons) sendo, portanto, a teoria que deve fundamentar a Física Nuclear. É considerada a teoria quântica de campos mais consistente conhecida. No entanto, tendo uma estrutura matemática muito complexa, não é totalmente solucionada, existindo grandes problemas fundamentais em aberto. Neste contexto, alguns dos problemas neste projeto de pesquisa contemplam aspectos de estrutura, interações e decaimento de hadrons tendo em vista simetrias fundamentais e suas quebras. Em particular, a relação entre os graus de liberdade fundamentais (quarks e glúons) e efetivos (hadrons) têm sido investigados nesta linha de pesquisa. A partir de processos típicos da QCD, como troca de glúons, graus de liberdade de hádrons são introduzidos, e relações entre os graus de liberdade fundamentais (quarks e gluons) e efetivos (hadrons) são investigados. Nesses desenvolvimentos, surgem naturalmente contatos com modelos efetivos para baixas energias com alto grau de confiabilidade e preditibilidade. O modelo de quarks constituintes é um dos pontos centrais. Em colisões de íons pesados (relativísticos ou não) e em estrelas densas a matéria é testada em situações de densidades energéticas extremas. Condições energéticas alteram a dinâmica e a estrutura dos hadrons e podem compreender: campos eletromagnéticos intensos, densidades bariônicas e temperaturas finitas, e sistemas em alta rotação (vorticidade). Alguns destes tópicos são investigados atualmente. Além disto, aspectos da teoria clássica de Yang Mills com fontes, assim como o comportamento de flutuações quânticas e loops de Wilson, fazem parte deste projeto. As suas equações dinâmicas tem uma estrutura não-Abeliana complexa e relevância para vários sistemas físicos das interações (nucleares) fortes. (Responsável: Prof. Dr. Fábio Luís Braghin)
Título: Astrofísica de Partículas
Resumo: Esta linha de pesquisa investiga a astrofísica de altas energias para estudar a radiação emitida por objetos astrofísicos, como Núcleos Ativos de Galáxias (AGNs), com o objetivo de decifrar a origem dos raios cósmicos, e a natureza de aceleradores mais violentos do universo. Posicionando o Universo como laboratório para física de partículas — incluindo a busca por matéria escura —, a metodologia fundamenta-se na astronomia multi-mensageira, priorizando raios gama, neutrinos e dados óticos. A estratégia no IF-UFG estrutura-se em três frentes integradas: 1) desenvolvimento de instrumentação científica para astrofísica de partículas; 2) criação de software de análise; e 3) análise de dados multi-mensageiros. (Responsável: Prof. Dr. Victor Barbosa Martins)

Discentes Atuais

Thiago Victor de Oliveira Faria (mestrado) - orientador: Prof. Dr. Fábio Luís Braghin
Alessandro Rosa Gusmão (mestrado) - orientador: Prof. Dr. Ricardo Avelino Gomes
Davi de Assis Camargos (mestrado) - orientador: Prof. Dr. Ricardo Avelino Gomes
Luan de Castro Torres (doutorado) - orientador: Prof. Dr. Ricardo Avelino Gomes
Pedro Elói de Oliveira Rodrigues (mestrado) - orientador: Prof. Dr. Ricardo Avelino Gomes
Gustavo de Oliveira (doutorado) - orientador: Prof. Dr. Rômulo César Rougemont Pereira
Júlio César Xavier Conceição Marra (mestrado) - orientador: Prof. Dr. Rômulo César Rougemont Pereira

Egressos

- Mestrado

2011 - Kelen Cristiane Noleto da Costa - orientador: Prof. Dr. Ricardo Avelino Gomes
2011 - Michelle Mesquita de Medeiros - orientador: Prof. Dr. Ricardo Avelino Gomes
2012 - Stefano Castro Tognini - orientador: Prof. Dr. Ricardo Avelino Gomes
2013 - Ednaldo Lopes Barros Júnior - orientador: Prof. Dr. Fábio Luís Braghin
2014 - Abner Leonel Gadelha Gomes - orientador: Prof. Dr. Ricardo Avelino Gomes
2014 - Ademar Paulo Júnior - orientador: Prof. Dr. Fábio Luís Braghin
2015 - Luiz Eduardo de Sousa Freire - orientador: Prof. Dr. Fábio Luís Braghin
2018 - Ohana Benevides Rodrigues - orientador: Prof. Dr. Ricardo Avelino Gomes
2020 - Luiz Ricardo Prais - orientador: Prof. Dr. Ricardo Avelino Gomes
2022 - Thiago Henrique Moreira - orientador: Prof. Dr. Fábio Luís Braghin
2024 - Igor de Melo Froldi - orientador: Prof. Dr. Fábio Luís Braghin
2024 - Ronaldo Ferreira Costa - orientador: Prof. Dr. Rômulo César Rougemont Pereira
2025 - Daniel Araújo de Azevedo - orientador: Prof. Dr. Ricardo Avelino Gomes

- Doutorado

2015 - Michelle Mesquita de Medeiros - orientador: Prof. Dr. Ricardo Avelino Gomes
2018 - Stefano Castro Tognini - orientador: Prof. Dr. Ricardo Avelino Gomes
2019 - Abner Leonel Gadelha Gomes - orientador: Prof. Dr. Ricardo Avelino Gomes
2023 - Ademar Paulo Júnior - orientador: Prof. Dr. Ricardo Avelino Gomes
2023 - Willian Ferreira de Sousa - orientador: Prof. Dr. Fábio Luís Braghin

Seção atualizada em 11/03/2026, por Guilherme Colherinhas.

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