Skip to Content

Quem somos

Nosso grupo desenvolve suas atividades no Departamento de Física Nuclear do Instituto de Física da Universidade de São Paulo. Atua na área de física nuclear experimental, trabalhando mais especificamente com o estudo de colisões de íons pesados a altas energias. Colisões desse tipo permitem o estudo da matéria nuclear em condições extremas de temperatura e pressão. A teoria da Cromodinâmica Quântica (Quantum Chromodynamic, QCD) prevê que, nessas condições, a matéria passa por uma transição de fase para um estado de matéria denominado plasma de quarks e gluons (Quark-Gluon Plasma, QGP). Em tal estado, os constituintes elementares da matéria nuclear, os quarks e gluons, não estariam mais confinados aos hádrons, formando um plasma de partículas livres que, segundo a teoria do Big-Bang, corresponderia à matéria que teria constituído o Universo nos instantes iniciais da sua formação.

Evento de uma colisão no experimento STAR.

Em 1995, o grupo de São Paulo deu inicio as suas atividades na área de física nuclear com íons pesados relativísticos na colaboração STAR, um dos principais experimentos do acelerador RHIC, na qualidade de grupo proponente. Este experimento é formado por mais de 500 colaboradores de 60 instituições em 20 países diferentes e é composto por um conjunto complexo de detectores de última geração, com o intuito de identificar a existência de um plasma de quarks e glúons (QGP), que presumivelmente existiu logo apos o Big-Bang,  responsável pela formação da matéria hadrônica existente no Universo.

Os subdetectores do STAR são capazes de identificar simultaneamente os milhares de partículas que são produzidas em cada colisão entre núcleos pesados, como ouro em ouro, que ocorrem com uma frequência de uma a cada centésimo de segundo. Através da observação e correlação dos vários parâmetros experimentais, determinam-se as características da matéria formada nestas colisões e, possivelmente, se comprove a existência do novo estado da matéria conhecido como o plasma de quarks e glúons. A grande quantidade e a diversidade das partículas produzidas e medidas em uma única colisão do RHIC, faz com que o projeto STAR exija um programa científico bastante amplo e abrangente, que engloba tópicos desde as interações fundamentais entre quarks e glúons até a evolução do sistema macroscópico formado.

Durante o período de planejamento e desenvolvimento do experimento STAR, o grupo de São Paulo, em colaboração com o departamento de instrumentação do laboratório BNL, foi um dos responsáveis pela pesquisa e desenvolvimento (P&D) de uma nova tecnologia de detectores de silício para a medida de partículas carregadas. A tecnologia desenvolvida para este projeto, de detectores chamados de Silicon Drift Detectors (SDD), foi transferida para o setor industrial e companhias de semicondutores produziram os SDD em larga escala. Atualmente, os SDD produzidos estão montados num conjunto no experimento STAR conhecido como o Silicon Vertex Tracker (SVT), que dispõe de mais de 13 milhões de canais ativos e que é um dos principais detectores de reconstrução de trajetórias do STAR. Este detector visou a identificação precisa do vértice de colisão, ponto de origem topológica do evento inicial a partir do qual os eventos sequencias em cascata podem ocorrer. A precisão desta determinação tem consequências importantes na reconstrução das trajetórias das partículas no TPC. O grupo também foi o responsável pelo desenvolvimento do software online desse detector e um dos responsáveis pelo software offline. Também fomos responsáveis pelas atividades de calibração desse detector nos seus primeiros anos de funcionamento.

Um dos principais sub-detectores que foram desenvolvidos e instalados posteriormente no STAR, correspondeu ao Calorímetro Eletromagnético, principal responsável na identificação do balanço energético, jatos e sondas eletromagnéticas do evento detectado. Neste caso, também, o grupo de São Paulo  teve uma participação importante no desenvolvimento e construção do calorímetro eletromagnético (EMC) do STAR. Este detector utiliza tecnologia de última geração para medir a energia das partículas eletromagnéticas geradas nas colisões do RHIC, parâmetro de importância fundamental para o estudo das alterações de fase da matéria nuclear.  O grupo também coordenou o desenvolvimento de software e análise de dados do calorímetro eletromagnético, cujo objetivo foi o desenvolvimento de ferramentas de análise de dados, calibração do detector e monitoração online dos dados adquiridos.

Desde o início das tomadas de dados do RHIC, em 2001, o grupo de São Paulo vem se dedicando à análise de dados de vários tópicos de física dentro do STAR, além das responsabilidades na manutenção dos detectores SVT e EMC. O grupo de São Paulo teve uma liderança destacada nas atividades de análise desse experimento, tanto na análise da produção de quarks pesados do experimento STAR, como na análise da produção de quarks estranhos.

Em 2006, o grupo foi convidado a integrar o experimento ALICE pelo Prof. Paolo Giubelino, atual spokesperson da colaboração ALICE. O Prof. Thomas Cormier, da Wayne State University, colaborador de longa data no experimento STAR, convidou o grupo brasileiro a participar do projeto do calorímetro eletromagnético, que estava sendo elaborado por grupos de Universidades nos EUA para ser proposto ao experimento ALICE. Atualmente, o grupo tem participação ativa nesse projeto com diversos trabalhos em desenvolvimento, tanto relacionados com análises de dados gerados pelo detector como estudo do desempenho e desenvolvimento de triggers gerados pelo Calorímetro. Hoje desenvolvemos análises de dados diversos neste experimento, focando principalmente em análises de hard probes, principalmente quarks pesados (charm e bottom) e jatos de partículas. Estamos engajados também no programa de upgrade do experimento ALICE, participando do projeto e desenvolvimento do FoCAL (Forward Calorimiter), um calorímetro eletromagnético em regiões de elevada rapidez que, se aprovado, deve ser instalado na metade final desta década.