Diferentes fases da matéria sob a ótica de equações de estado e aplicações

Abstract

Este projeto teve por objetivo estudar o formalismo necessário para descrever diferentes fases da matéria através de equações de estado, com posterior foco em objetos densos, tais como estrelas de nêutrons. Neste contexto, foram vistos tópicos de evolução estelar, física nuclear, termodinâmica e cálculos numéricos. Com estas ferramentas, trabalhou-se com as equações de estado dos gases ideal e de Fermi, analisando suas propriedades e características, dada a diferença entre um modelo clássico e um quântico. Com o gás livre de Fermi, tratou-se de duas situações distintas: um gás de elétrons e um gás de nêutrons.

Feito isso, partiu-se para o estudo de modelos usados para descrever as estrelas de nêutrons. Foram vistos o MIT bag model original e vetorial, que tratam os bárions como objetos constituídos por quarks confinados por um potencial infinito (a sacola). Foi dada especial atenção às diferenças entre os dois, observando como é possível modelar as equações de forma a obter resultados que melhor correspondem às observações atuais (estrelas mais massivas, por exemplo). Na versão original do modelo, os quarks são não interagentes, enquanto que, em sua versão derivada, foi inserido um campo vetorial (análogo ao campo vetorial do méson ômega na teoria de Yukawa, usada no modelo de Walecka) para dar conta da interação entre os constituintes do bárion.

Após a revisão bibliográfica e os cálculos numéricos necessários para reproduzir os resultados dos modelos de gases vistos, foram estabelecidas as bases para continuar o estudo de modelos usados para trabalhar com o diagrama de fases da cromodinâmica quântica (QCD), com foco, novamente, em estrelas de nêutrons.