O objetivo principal dessa área de pesquisa, também conhecida como Física de Altas Energias, é a investigação que visa à compreensão dos constituintes mais fundamentais da natureza, bem como suas interações básicas. Por constituintes fundamentais denominamos as partículas elementares, que são classificadas em dois tipos: férmions e bósons. Atualmente, são conhecidas como básicas as interações fracas, fortes, eletromagnéticas e gravitacionais. A teoria atual que descreve as interações entre partículas elementares, desconsiderando a gravidade, é o Modelo Padrão. Ele resulta da Teoria Quântica de Campos ao se considerar certas simetrias especiais. Nesse modelo os férmions são réplicas de uma família composta pelo elétron, neutrino e mais dois quarks, os bósons vetoriais são intermediadores das interações e, ainda, um bóson escalar (de Higgs) é postulado de existir.
A bem-sucedida confirmação experimental do Modelo Padrão auxiliou na formulação das novas questões que impulsionam os temas de pesquisa da área. Dentre algumas dessas questões estão as seguintes: testes de precisão do modelo padrão, a estabilização da escala eletrofraca, a existência de novas simetrias como a supersimetria e grupos de gauge além do Modelo Padrão, mecanismos de quebra de simetria e geração de massa, a existência ou não do bóson de Higgs, o problema da massa e da mistura dos neutrinos, o problema da assimetria matéria-antimatéria no universo, a estabilidade do próton, a replicação das famílias, o problema do confinamento dos quarks, o espectro de massa da QCD em baixas energias, a incorporação de uma componente de matéria escura, a existência de dimensões extras e etc.
As motivações que norteiam as novas idéias e desenvolvimentos teóricos da própria Teoria Quântica de Campos e avanços que vão além dela não se restringem somente ao escopo da Física de Partículas Elementares. Entre as novas idéias e desenvolvimentos destacam-se, por exemplo, novas estruturas para o espaço-tempo com uma geometria não comutativa, aspectos além da teoria de perturbação usual, a construção de modelos integráveis, teorias topológicas, teorias efetivas para gravitação quântica, Teoria de Cordas e etc.
Há também aplicações na física da matéria condensada como, por exemplo, o efeito Hall quântico e em sistemas de baixa dimensionalidade. Grandes experiências em física realizam-se atualmente, bem como novos experimentos estão previstos para os próximos anos. Além do objetivo de esclarecer as diversas questões da área, esses experimentos têm expressiva potencialidade para levar a novas descobertas. Alguns desses experimentos são: grandes aceleradores de partículas que poderão realizar colisões na escala de energias dos TeV, os observatórios de raios cósmicos que prometem clarificar uma série de questões voltadas às partículas mais energéticas que se tem conhecimento e etc. Assim, os próximos anos devem continuar com uma intensa atividade, tanto no campo experimental como no campo teórico na área das Partículas Elementares e Campos.
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