Físicos Confirmam Ligação Entre Vácuo Quântico e Geração de Matéria em Colisões de Prótons

Cientistas da colaboração STAR no Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), uma instalação do Departamento de Energia (DOE) sediada no Brookhaven National Laboratory (BNL), confirmaram experimentalmente uma conexão entre as flutuações do vácuo quântico e a criação de matéria detectável. A descoberta foi formalizada em um artigo publicado na revista Nature no início de fevereiro de 2026. O RHIC, que operou de 2000 a 6 de fevereiro de 2026, é conhecido por ser o único colisor de prótons polarizados do mundo e o primeiro a colidir íons pesados, como o ouro, a energias de até 100 GeV por nucleon.

A análise concentrou-se em milhões de colisões próton-próton, examinando pares de partículas efêmeras, os híperons lambda e seus correspondentes de antimatéria, os antilambda. Essas partículas são cruciais porque a orientação de seu spin pode ser inferida a partir de seus padrões de decaimento. A equipe observou um alinhamento de spin de 100% quando os híperons lambda e antilambda eram criados em proximidade imediata durante uma colisão. Este achado sugere que os quarks estranhos que compõem essas partículas herdaram o alinhamento de spin de um par virtual de quark/antiquark estranho originado no vácuo.

O vácuo quântico, segundo a teoria, é um domínio dinâmico repleto de pares de partículas e antipartículas virtuais, emaranhadas e de vida curta. As colisões de alta energia no RHIC fornecem a energia necessária para que alguns desses pares virtuais de quark/anti-quark estranho se transformem em matéria real, passível de registro pelo aparato STAR. O alinhamento de spin observado é a assinatura buscada, pois os pares virtuais de quark/anti-quark estranho possuem spins sempre alinhados, e sua preservação nas partículas lambda-antilambda recém-formadas indica a manutenção do vínculo quântico estabelecido no vácuo.

Dr. Zhoudunming (Kong) Tu, físico do STAR no Brookhaven e codiretor do estudo, afirmou em fevereiro de 2026 que esta investigação oferece uma perspectiva inédita sobre o vácuo quântico, potencialmente inaugurando uma nova fase na compreensão da formação da matéria visível. Jan Vanek, físico da University of New Hampshire e codiretor da pesquisa, comparou o fenômeno ao de 'gêmeos quânticos' que retêm o alinhamento de spin de seus quarks estranhos parentais. A correlação de spin se dissipa quando as partículas são produzidas a distâncias maiores, indicando que a separação desfaz o emaranhamento quântico.

Esta metodologia, validada pela publicação na Nature, confirma previsões teóricas sobre a energia do vácuo e estabelece uma nova ferramenta para sondar a transição do comportamento quântico correlacionado para a física clássica. Os planos de pesquisa subsequentes incluem a aplicação desta técnica a colisões de íons pesados e à futura instalação do Electron-Ion Collider (EIC) no BNL, que reutilizará infraestrutura crítica do RHIC. O RHIC encerrou suas operações científicas em 6 de fevereiro de 2026, com a transição de pessoal e infraestrutura para o EIC, cuja operação está prevista para a década de 2030.