Por que seu café demora tanto para pingar em um filtro?
Como a fluidez de cima para baixo por um retângulo depende da razão entre sua altura e sua largura? Esta é a teoria do físico John Cardy
O que acontece quando a matéria transita de uma fase para outra – de um sólido para um líquido ou de um líquido para um gás? Descrever estes pontos com precisão, em termos matemáticos solucionáveis, não é uma tarefa simples. E para o físico teórico John Cardy, o trabalho nesta área levou a insights sobre tudo, inclusive a forma como os fluidos se infiltram por uma rede de poros.
Cardy é um dos principais desenvolvedores da teoria de campos conformes, que é um tipo de teoria quântica de campos preocupada com sistemas que parecem iguais sob translações (ou movimentos) em qualquer direção, rotações ou transformações de escala (mudanças de tamanho).
As fórmulas de Cardy podem descrever a entropia de certos tipos de buracos negros bidimensionais que são usados como modelos reais. E também podem descrever como os fluidos se movem por redes de poros quando novos nós são adicionados.
Isso explica quantitativamente por que o café demora mais para passar por um filtro alto e estreito do que por um filtro curto e largo.
Entenda
Em duas dimensões, a invariância conforme usando a teoria de campos conforme foi poderosa o suficiente para prever os valores exatos dos expoentes críticos (os índices das leis de potência), bem como a dependência da forma.
Por exemplo, como a probabilidade de o fluido poder fluir de cima para baixo através de um retângulo depende da razão entre sua altura e sua largura? Esta é a fórmula de Cardy.
"Para ser ridiculamente concreto, por que isso - como você disse - explica por que seu café demora mais para passar por um filtro alto e estreito? Qual é o processo físico que esta matemática está descrevendo?", indaga John Cardy em entrevista ao Scientific American.
"Em um filtro mais amplo, há mais caminhos potenciais para o fluido seguir. Se for mais alto, porém, cada caminho terá que ir mais longe", explica.
Cardy, de 76 anos, está sendo homenageado por toda sua vida de contribuições com o Breakthrough Prize, um prêmio de prestígio fundado em 2012 por inovadores do Vale do Silício.
Cardy está dividindo o Prêmio Revelação em Física Fundamental de 2024 com Alexander Zamolodchikov, outro gigante da teoria quântica de campos, membro da Universidade Stony Brook.
"Estou muito satisfeito que o comitê Breakthrough tenha escolhido reconhecer meu trabalho desta forma específica. Não trabalho com física de partículas ou cosmologia; eu trabalho com física da matéria condensada", disse ao Scientific American.
"Mas o meu trabalho é tão fundamental como qualquer trabalho nessas áreas porque a matemática que usamos para descrevê-lo é muito semelhante ao trabalho na teoria das cordas e coisas desse tipo. Eu estou feliz".
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