A mais bela equação: como Wilczek recebeu seu Nobel

Frank Wilczek foi um dos três ganhadores do Prêmio Nobel de Física em 2004, graças ao seu trabalho de pesquisa da chamada força forte.

Frank Wilczek: Existem quatro forças fundamentais da natureza como a entendemos agora. Há a gravidade e o eletromagnetismo, que são as forças clássicas, que já eram conhecidas na pré-história e de alguma forma pelos antigos gregos, mas que tinham teorias maduras no caso da gravidade já no século 17 com [Isaac] Newton e na Século 19 com [James] Maxwell e descrições muito bonitas e, no caso da gravidade, ainda mais bonitas com a teoria da relatividade geral de [Albert] Einstein no início do século 20. Mas no curso do estudo da física subatômica e o que acontece a distâncias muito, muito curtas, as pessoas descobriram que precisavam de duas forças adicionais - gravidade e eletromagnetismo não são suficientes. E as duas forças adicionais são chamadas de forças fortes e fracas. O que ganhei o Prêmio Nobel foi descobrir as equações da força forte. E igualmente importante não apenas adivinhar as equações, mas mostrar como você pode testá-las e ver se elas estavam certas. Isso foi algo que fiz como estudante de pós-graduação. Eu estava, é claro, trabalhando em estreita colaboração com meu orientador de tese, um físico muito, muito talentoso e poderoso chamado David Gross. O que - então como fizemos para fazer isso?

Bem, havia alguns - a situação experimental em relação à interação forte era muito confusa, desesperadamente confusa. Não havia teoria nem remotamente digna de ficar ao lado da teoria da gravidade de Newton ou da teoria do eletromagnetismo de Einstein ou Maxwell. Havia muitas regras básicas e muitos dados confusos. O que fizemos foi nos concentrar em um fenômeno específico e tentar entender exatamente isso. Adiando todos os outros aspectos desta situação confusa. Os fenômenos que tentamos entender pareciam tão paradoxais, tão loucos que pensamos que se pudéssemos entender isso, poderíamos entender qualquer coisa basicamente. E também porque parecia tão profundo e fundamental. Na verdade, David pensou que poderíamos provar que não poderia - que você não poderia entendê-lo dentro da estrutura padrão da mecânica quântica e da relatividade. E esse seria um resultado muito importante também, porque diria aos físicos que eles deveriam voltar à prancheta. Esse aspecto que estávamos tentando explicar era o fato dos quarks, que eram um tanto especulativos, mas uma indicação bem clara da realidade naquela época - quando eles se aproximam dificilmente interagem. Ou quando eles estão se movendo a uma velocidade muito alta em relação ao outro, alta energia, novamente eles não interagem muito.



aqueles que não podem aprender com a história estão condenados a repeti-la.

Mas se você tentar separá-los a uma distância significativa, o que significa, neste caso, de 10 a menos 13 centímetros ou mais, ou se eles estiverem se movendo lentamente, então eles têm forças muito, muito poderosas. Na verdade, você não pode extrair quarks únicos da matéria. Eles sempre existem ligados uns aos outros dentro de prótons e nêutrons. Portanto, precisávamos de uma força que fica mais fraca em distâncias curtas e aumenta à medida que a distância aumenta. Isso é uma coisa muito paradoxal e difícil de imaginar e tornar consistente com as outras leis da física que conhecemos. Agora, havia técnicas matemáticas poderosas para investigar esse tipo de questão que foram desenvolvidas para outros propósitos chamados de grupo de renormalização. Assim, fomos capazes de aplicar essas técnicas e responder a essa questão. E eram cálculos muito difíceis. Não estava totalmente claro se eles eram consistentes, que você poderia realmente fazer esse tipo de cálculo no tipo de teoria que era mais bonita, que queríamos investigar. Mas insistimos em esperar que as equações mais bonitas fossem as equações certas. E descobrimos que uma classe muito especial de construções teóricas com enormes quantidades de simetria poderia dar a você esse comportamento. Então isso foi - eu comparo isso a Arquimedes dizendo que se você me der uma alavanca e um lugar para ficar, posso erguer o mundo. Com base naquele tipo de alavancagem dado pelo tipo de princípios básicos e fé e simetria e beleza mais este fato sobre as forças ficando mais fracas, fomos levados a uma proposta bastante única de quais deveriam ser as equações da interação forte.



E poderíamos desenvolver algumas consequências dessas equações e então propor aos experimentadores que saiam e verifiquem se essas consequências estão corretas. Agora, vários anos depois, ficou claro que as consequências que previmos estavam corretas, mas estão. E nos anos subsequentes, tornou-se cada vez mais claro que a teoria foi usada para uma ampla variedade de aplicações agora com grande sucesso. O tipo de coisa que antigamente era chamada de teste de cromodinâmica quântica ou de liberdade assintótica agora é chamada de cálculo de fundos. Portanto, deixou de ser uma exploração glamorosa de novos mundos e passou a ser uma espécie de cuidar do lixo. Então, acho que você poderia procurar coisas mais interessantes. Mas bem, embora pareça, de certa forma, é uma espécie de degrau. Se eu olhar para o quadro geral, é glorioso que você tenha uma teoria que era originalmente muito especulativa e apenas algo que existia em nossas mentes. E agora é uma parte absolutamente aceita e básica de nossa compreensão da natureza, e uma parte muito bonita.

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Frank Wilczek foi um dos três ganhadores do Prêmio Nobel de Física em 2004, graças ao seu trabalho de pesquisa da chamada força forte. Nesta entrevista em vídeo, o físico do MIT detalha seu trabalho com David Gross e a busca de uma equação que rivalize a gravidade de Newton e o eletromagnetismo de Maxwell.



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