Colóquios IFSC – realizados em 2009
| 06/03 | Otaciro Rangel Nascimento, IFSC-USP A história da Biofísica no Brasil |
| 13/03 | Odemir Bruno, IFSC-USP Simbiose na pesquisa científica: Integrando computação, física e biologia Visão artificial é uma área interdisciplinar que surge com o intuito de colocar o “sentido da visão” nas máquinas. Entretanto, este objetivo é desafiador e requer uma grande evolução científica e tecnológica exigindo parcerias de diversas áreas das exatas. Embora ainda não existam máquinas capazes de “ver”, diversos sistemas de visão artificial são usados com sucesso e estão presentes em nosso dia-a-dia. A visão artificial aplicada à biologia, é uma importante ferramenta para a análise e processamento de dados biológicos que além de atuar como mero suporte, pode colaborar diretamente na compreensão de fenômenos e conseqüentemente auxiliar na evolução da biologia. Em contrapartida, as imagens biológicas apresentam problemas sofisticados e complexos na qual a solução demanda o desenvolvimento ou aprimoramento de métodos, o que faz com que a visão artificial e áreas correlatas também progridam, fazendo desta parceria (Exatas e Biológica) uma relação simbiótica. Nesta palestra serão apresentados alguns exemplos de aplicações e contribuições do uso de visão em biologia, bem como de avanços teóricos em visão motivados pela investigação de problemas biológicos. |
| 20/03 | Ilana L. B. C. Camargo, IFSC-USP Bactérias resistentes a antibióticos e a busca por novos medicamentos A seguinte notícia dada pelo Center for Disease Control and Prevention (CDC) em 2005 chocou o mundo: linhagens da bactéria Staphylococcus aureus que são resistentes à meticilina (MRSA) causaram mais mortes nos EUA do que o vírus HIV/AIDS. A capacidade desta bactéria de se tornar resistente as drogas mais recentes utilizadas em hospitais é intrigante e tem sido objeto de estudo de pesquisadores em várias partes do mundo. No Grupo de Cristalografia do IFSC – USP estudaremos a estrutura de uma proteína ligada a mecanismos de resistência nesta espécie e também, em colaboração com a FCFRP-USP, estudaremos as linhagens brasileiras isoladas de um hospital em um estudo epidemiológico molecular antes e depois do início do uso da droga mais recentemente lançada no mercado: Daptomicina. Venha conhecer nesse colóquio um pouco mais sobre este importante microrganismo, as técnicas de tipagem epidemiológicas e os possíveis novos alvos contra esta bactéria. |
| 27/03 | Rodrigo Capobianco Guido, IFSC-USP Processamento Digital de Sinais com Wavelets: motivação e aplicações A decomposição de uma função com o uso de wavelets, isto é, ondaletas, éconhecida como transformada wavelet (TW). A TW tem sido, cada vez mais,uma ferramenta de fundamental importância para o desenvolvimento dediversos ramos da ciência que dependem de suporte computacional paraanalisar e tratar sinais adequadamente. O considerável crescimento danecessidade e do uso dessa ferramenta tem apontado para uma tendênciaclara de que o processamento digital de diversos tipos de sinais,incluindo voz, padrões biológicos, imagens, entre outros, torna-se cadavez mais presente e indispensável. Particularmente, determinadasaplicações baseadas em algoritmos de alto desempenho tem convergido paraimplementações da TW, e também de outras técnicas de tratamento desinais, em plataformas dedicadas de processamento em tempo-real, taiscomo os “Digital Signal Processors” (DSPs). Com base nas pesquisas quetem sido desenvolvidas junto ao IFSC/USP, serão apresentados exemplos decasos tratados com o uso da TW e dos DSPs, visando solucionar problemasde neurociência, identificação de patologias em humanos e animais,autenticação biométrica, processamento de voz, entre outros. |
| 03/04 | Marcelo Alves Barros, IFSC-USP Física Moderna e Contemporânea no Ensino Médio Este colóquio tem como objetivo apresentar trabalhos de pesquisa na área de Ensino de Física cuja problemática esteja centrada na transposição das teorias modernas e contemporâneas da Física para a sala de aula. Inicialmente apresentaremos algumas justificativas para se incluir a Física Moderna e Contemporânea no Ensino Médio. Em seguida, apresentaremos uma possível classificação das pesquisas realizadas sobre esta problemática considerando basicamente três vertentes metodológicas: exploração dos limites dos modelos clássicos, não utilização de referências aos modelos clássicos e escolha de tópicos essenciais. Também, discutiremos algumas dificuldades para a introdução de temas de Física Moderna e Contemporânea no Ensino Médio. Por fim, apresentaremos um projeto sobre formação de professores cujo foco principal consiste na elaboração de seqüências didáticas sobre tópicos de Física de Partículas e Nanociência, por meio de atividades desenvolvidas em parceria com acadêmicos do curso de Licenciatura em Ciências Exatas do IFSC. |
| 17/04 | Luiz Vitor de Souza Filho, IFSC-USP Astrofísica de Partículas: uma nova janela para o Universo Pela primeira vez na história da ciência temos informação detalhada sobre os eventos mais energéticos do Universo através do estudo dos raios cósmicos. Prótons, fótons e núcleos de átomos são produzidos em algum lugar ainda desconhecido do Universo e chegam ao nosso planeta com energias macroscópicas da ordem de 1020 eV. Essas partículas iniciam na atmosfera um efeito multiplicativo em cadeia chamado de chuveiro atmosférico extenso que pode ser detectado por experimentos terrestres, tais como o Observatório Pierre Auger (www.auger.org). Neste colóquio, discutiremos os processos fundamentais de aceleração dessas partículas em objetos astrofísicos, os principais experimentos em operação, os resultados mais recentes e os principais desafios da área. Por último, veremos como os recentes resultados do Observatório Pierre Auger abrem uma nova janela de possibilidades de estudos em astrofísica e física de partículas. |
| 24/04 | Stelamaris Bertoli, Fac. Eng. Civil, Arq. e Urb. – UNICAMP Acústica de salas A Apresentação tratará sobre os objetivos e requisitos para uma boa qualidade acústica de salas. Discutirá sobre formas, materiais e parametros para avaliar a acústica de salas. |
| 08/05 | Leonardo Maia, IFSC-USP Modelos Teóricos em Evolução Embora todos os cientistas reconheçam que a Evolução unifica conceitualmente toda a Biologia, é muito difícil (e frequentemente impossível) avaliar o mérito de hipóteses de caráter evolucionário nos mais diversos fenômenos biológicos. No entanto, nas duas últimas décadas, os progressos nas técnicas de manipulação de microorganismos permitiram a consolidação da Evolução Experimental, em que a dinâmica dessas populações microscópicas é observada com detalhamento suficiente para permitir comparações preliminares com as previsões de modelos detalhados para os processos de reprodução sob os efeitos de mutação e seleção. Neste colóquio, após discutir os conceitos fundamentais da dinâmica evolucionária a partir de uma perspectiva histórica centrada nos primeiros trabalhos em evolução pré-biótica (tema às vezes denominado, discutivelmente, como “origem da vida”), vou discutir alguns problemas em que uma abordagem baseada na construção de modelos teóricos de Evolução (com inspiração em técnicas de Mecânica Estatística e Dinâmica Não Linear) pode ser útil, particularmente em Evolução Experimental. |
| 15/05 | Alberto Saa, IMECC-UNICAMP Surpresas em Mecânica Clássica Será apresentada uma seleção de resultados recentes, profundos e inesperados, obtidos no âmbito da mecânica clássica. Talvez a maior surpresa, comum a todos estes resultados, é que mesmo a mecânica clássica, com seus 300 anos, ainda não esta completamente esgotada, mostrando que vários problemas elementares estão longe de serem triviais. |
| 22/05 | Antonio José da Costa Filho, IFSC-USP Confissões de um elétron desemparelhado Investigar a estrutura/dinâmica de sistemas complexos como aqueles encontrados em Biologia requer o emprego de métodos especiais de “visualização”. Neste contexto, técnicas físicas têm assumido papel de destaque ao longo dos anos e vários são os casos em que conhecimento em nível atômico e molecular foi conseguido através de um emprego conjunto de metodologias pertencentes a áreas aparentemente distintas. Em nosso grupo de pesquisa, nos interessam as informações que um elétron desemparelhado, atuando como um repórter ao narrar fatos, revela sobre as interações entre moléculas de interesse biológico. A técnica apropriada para “ouvir” essas “confissões” envolve o fenômeno de ressonância magnética eletrônica (RME) que, conjuntamente com métodos em bioquímica e biologia molecular, pode ser utilizada no entendimento das referidas interações. Neste colóquio, revisaremos alguns aspectos básicos relativos à técnica de RME para, em seguida, tratarmos de aplicações das várias vertentes dessa técnica em problemas de biofísica molecular, com ênfase nos estudos de interações entre proteínas/peptídeos/fármacos e modelos de membrana biológica. |
| 29/05 | Raimundo Lopes, IAG-USP Astrofísica de raios X: canibalismo estelar Será apresentada uma seleção de resultados recentes, profundos e inesperados, obtidos no âmbito da mecânica clássica. Talvez a maior surpresa, comum a todos estes resultados, é que mesmo a mecânica clássica, com seus 300 anos, ainda não esta completamente esgotada, mostrando que vários problemas elementares estão longe de serem triviais. |
| 19/06 | Guilherme Sipahi, IFSC-USP Computação Heterogênea: dos Videogames para a Física Computacional Você certamente já ouviu falar de computadores com mais de um processador. Talvez você até já tenha um. Duas semanas atrás a AMD lançou um novo chipque opera com se fossem seis processadores distintos e a Intel já tem programado o lançamento de um novo com 8! Apesar deste poder computacional enorme em microprocessadores, o Road Runner, o computador mais rápido do mundo usa um chipigual ao do PlayStation 3 do filho do vizinho. Outro supercomputador no Japão, ganhou 20% de desempenho com o acréscimo de placas de vídeo NVidia, sem nenhuma troca de processadores. Quando falamos de processadores múltiplos cores, estamos falando da Computação Paralela em sua forma tradicional. Quando falamos em usar placas de vídeo e processadores em conjunto, ou em processadores de videogames com nove núcleos que cumprem funções diferentes para fazer contas, o termo é Computação Heterogênea, onde o processador ou núcleo principal é auxiliado em suas tarefas por outros elementos do sistema. Neste colóquio apresentarei sucintamente um modelo de cálculo de propriedades de Semicondutores e através da análise de sua implementação em um programa, mostrarei diversas vertentes daComputação Paralelatradicional (Computação em Cluster, computação em grade ou Grid) chegando ao uso da Computação Heterogênea, com placas de vídeo e até o processador do PS3. |
| 21/08 | Keizo Murata, Osaka City University High Pressure and High Magnetic Field applied to Highly The combination of high pressure, high magnetic fields as well as low temperatures is a wonderful tool to go into the physics of the highly correlated systems. Crystalline organic conductors constitute one class of those systems. The plan of the talk is about: i) the role of pressure in these highly correlated materials, ii) techniques of high pressure, which are common to both inorganic and organic conductors, and finally iii) the recent works on the organic conductor, HMTSF-TCNQ, studied in magnetic fields up to 31 Tesla combined with high pressure, where quantum oscillatory behavior and an unusual hysteretic behavior were seen in magnetoresistance data. |
| 25/08 | Peter Heering, Carl-von-Ossietzky-Universitaet Oldenburg Re-enacting historical precision measurements – what can be learned? A central part of the research in our group is devoted to the analysis of historical experimental practices. In doing so, we apply a method that focuses on accessing experimental procedures and skills through re-enacting historical experiments. Up to now, we analyzed some 80 experiments, mainly from the 18th and 19thcentury. In my presentation, I will at first give a brief introduction into the methodology developed in our group. I will then focus in particular on experiments that have been labeled (and sometimes are even nowadays considered) as precision measurements. In doing so, I will discuss these experiments from a conceptual as well as from an experimental point of view. Through this analysis, it becomes clear that the modern understanding of precision as well as the role of experimental procedures in the production of scientific knowledge is the result of an historical development. |
| 28/08 | Nobuyuki Sawado, Tokyo University of Science The Skyrme model and its applications to the universe I begin my talk with a brief introduction of topological solitons, especially the Skyrme model. The Skyrme model is a low energy effective model of QCD and well describes baryons within about 30% uncertainty. The model can forms branes, which are defects in higher dimensional space time. The solutions (skyrmions) realize the warped compactification of the extra dimensions and so the gravity localization. Coupling of the fermions with the skyrmions successfully leads to the localized modes on the brane. A new interpretation of the hierarchy problems with this model will be discussed. |
| 04/09 | Roland Koberle, IFSC-USP A equação de Schrödinger – como ocorreu esta invenção Retraçamos os passos que levaram Erwin Schrödinger a sua famosa equação, que é a base da Mecânica Quântica. Ele explorou analogias entre a Óptica Geométrica e a Mecânica Clássica e se inspirou na relação entre momento de uma partícula e comprimento de uma onda “guia”, postulado por Luis de Broglie. Num processo inédito na física, em seis meses publicou uma série de trabalhos que contêm tudo que você aprende no curso de Mecânica Quântica: do átomo de H até teoria de perturbação dependente do tempo. |
| 18/09 | José Fernando Fontanari, IFSC-USP A origem da vida: uma perspectiva Darwiniana As técnicas modernas da biologia molecular permitiram a construção da Árvore da Vida, ou seja, a relação de parentesco de todos os seres vivos presentes no planeta, e o ancestral fictício que deu origem a todos os seres vivos até já foi batizado? é o LUCA (abreviatura da expressão em inglês para Último Ancestral Comum Universal). Mas quem foram, afinal, os ancestrais do LUCA? Podemos apenas especular, mas para isso precisamos de uma definição de vida mais flexível que a encontrada nos textos de Biologia. A definição usada pela NASA é perfeita para descrever a situação no período pré-LUCA ou pré-biótico: vida é um sistema químico capaz de evoluir via seleção natural, ou seja, capaz de sofrer evolução Darwiniana. Um sistema deve possuir três características para evoluir pela seleção natural: reprodução, hereditariedade e variação. A reprodução é a capacidade de gerar prole; a hereditariedade nos diz que os descendentes devem ser similares aos seus pais; e finalmente a variação nos lembra que a hereditariedade não é sempre perfeita? de quando em vez mutantes devem surgir. Uma molécula ou grupo de moléculas com essas características é chamado de replicador (o DNA é o melhor exemplo dessa espécie) e admite-se que o primeiro replicador tenha surgido por geração espontânea. Nesse seminário descrevo as dificuldades teóricas encontradas na modelagem da trajetória evolutiva que une os replicadores primordiais ao LUCA, indicando como ferramentas da mecânica quântica e da teoria de transições de fase fora do equilíbrio podem nos ajudar a entender a dinâmica dessas entidades. |
| 25/09 | Paulo Miranda, IFSC-USP Usando a ótica não-linear para estudar moléculas em interfaces O comportamento de moléculas e sólidos em interfaces é geralmente muito diferente daquele no volume de materiais. Por exemplo, devido a interações intermoleculares assimétricas em interfaces, o arranjo molecular e a reatividade de superfícies são significativamente diferentes do que ocorre no volume. Nesse colóquio vamos apresentar uma técnica experimental para o estudo de moléculas em interfaces baseada na óptica não-linear: a espectroscopia SFG. Essa técnica, inédita no Brasil, foi recentemente implantada no IFSC e permite obter o espectro de vibrações de moléculas em interfaces, a partir do qual é possível inferir informações sobre a sua estrutura molecular. Serão discutidas aplicações em físico-química, como por exemplo o estudo da água em interfaces, de filmes orgânicos automontados, da superfície de polímeros e de reações catalíticas em metais. |
| 02/10 | Flávio M. de Aguiar, UFPE Bilhares Quantizados Três perguntas: 1. Em dinâmica clássica, o caos é caracterizado por uma forte dependência com as condições iniciais e pode ser quantitativamente identificado, por exemplo, através de expoentes de Lyapunov. Isto não ocorre em dinâmica quântica. Quais seriam, então, as características quânticas de um sistema cuja dinâmica clássica é caótica? 2. O que relaciona o “caos quântico” com as interseções de Jahn-Teller e Renner-Teller, da química quântica, e com a fase geométrica de Berry? 3. Por que não podemos “ouvir a forma de um tambor” ? Nesta apresentação mostraremos como o problema de autovalor do laplaciano em uma região fechada do plano euclideano, com condições de Dirichlet na fronteira, tem didaticamente contribuído para a compreensão dos temas acima e motivado experimentos em cavidades de microondas, lasers, pontos e currais quânticos, nas duas últimas décadas. |
| 09/10 | Karl Jansen, NIC & DESY The Quest for Solving QCD: Simulations with Light Quarks The strong interactions of elementary particles are described theoretically in the framework of Quantum Chromodynamics (QCD). The solution of QCD is an outstanding problem in modern particle physics. The most promising way is given by numerical simulations using Monte Carlo Methods, in which the space-time continuum is replaced by a lattice. We shall demonstrate that since the invention of this approach by K. Wilson the conceptual, algorithmic and computer developments have progressed so much that today realistic simulations of lattice-QCD become possible, bringing us close to a, at least, numerical solution of QCD. |
| 16/10 | Luiz Nunes de Oliveira, IFSC-USP No coração do magnetismo Impurezas magnéticas podem ser encontradas naturalmente em sistemas metálicos e podem também ser introduzidas artificialmente em metais ou em nanoestruturas semicondutoras. A interação do momento magnético de uma impureza com o metal hospedeiro dá origem a um dos mais extraordinários fenômenos da matéria condensada: o efeito Kondo. O fenômeno se deve aos elétrons do metal hospedeiro, cujos spins se polarizam a baixas temperaturas para blindar o momento da impureza. A condensação gradual dessa gota de spins afeta as propriedades físicas do sistema, e sua contribuição para tais propriedades tem uma característica distintiva: é descrita por funções universais da temperatura, funções que independem da estrutura eletrônica do hospedeiro e da própria impureza e por isso podem ser facilmente identificadas em laboratório e facilmente calculadas a partir de modelos relativamente simples. Descreverei alguns dos sistemas em que ocorre o efeito Kondo e as condições necessárias para que ele ocorra, discutirei a física do problema de Kondo e os principais trabalhos que o desvendaram, listarei alguns dos resultados exatos conseguidos nas últimas décadas e as questões ainda por resolver e mostrarei, no final, previsões teóricas em espetacular acordo com medidas. Enfatizarei a universalidade. Procurarei explicar por que as propriedades das impurezas são universais e tomarei como exemplo as propriedades de transporte através de pontos quânticos acoplados a gases eletrônicos em nanoestruturas semicondutoras para mostrar que a universalidade nem sempre salta aos olhos. Descreverei, em resumo, a solução ainda inacabada do mais fácil entre os problemas difíceis da Teoria da Matéria Condensada. |
| 23/10 | George Matsas, IFT-UNESP Despindo buracos negros: singularidades nuas existem? De acordo com a relatividade geral, espaço e tempo perdem seus significados e as leis físicas atuais se tornam inúteis nas singularidades escondidas dentro dos buracos negros. A despeito disso, elas são inofensivas porque o horizonte de eventos que as recobre mantém o resto do universo protegido. Por outro lado, quando despidas dos horizontes de eventos, as singularidades, agora nuas, podem influenciar toda uma região do universo de forma impredizível. Esse “comportamento imoral” levou R. Penrose a conjecturar a existência de “censores cósmicos” que impediriam a formação de singularidades nuas. Ignoramos hoje se (I) “condições iniciais físicas evoluídas a partir das Equações de Einstein podem gerar singularidades nuas”. Isso levou S. Hawking, J. Preskill e K. Thorne a celebrar uma famosa aposta, onde Preskill e Thorne favorecem I em contraposição a Hawking. Nesse seminário discutiremos um mecanismo quântico que pode violar a conjectura da censura cósmica pelo tunelamento de partículas com pouca energia e grande momento angular para dentro do buraco negro. Mostramos que a retro-ação do momento angular nao constitui um impedimento óbvio para o sucesso do mecanismo apesar de ser aparentemente essencial para recuperar a validade da conjectura da censura cósmica no regime clássico. Nossos resultados nos levam a favorecer a visão que os “censores cósmicos” seriam ineficientes contra mecanismos quânticos de geração de singularidades nuas. Finalmente, faremos uma conjectura audaciosa sobre o bóson de Higgs que se espera observar no LHC. Apesar de tal conjectura ser inspirada em nossos resultados, a sua confirmação (ou não) não afeta as conclusões acima relativas ao problema da censura cósmica. |
| 30/10 | Gerson Francisco, IFT-UNESP Modelagem de sistemas complexos: Econofísica e sinais biomédicos Faremos uma apresentação sobre análise de sinais em econofísica e biomedicina no contexto de sistemas complexos. O objeto em ambos os casos é classificar o sinal como preparacão para modelar e fazer previsões. Os métodos a serem usados são provenientes da teoria do caos, processos estocásticos e complexidade de algorítmos. A médio prazo pretende-se desenvolver uma plataforma completa de software para análise, modelagem e previsão de sinais complexos. |
| 20/11 | Eduardo Ribeiro de Azevedo, IFSC-USP A Ressonância Magnética Nuclear e Suas Aplicações Quando se fala em ressonância magnética nuclear (RMN), possivelmente a primeira idéia que vem à cabeça seja a do equipamento empregado para diagnóstico médico por imagem. A associação se justifica, afinal dezenas de milhões desses exames são feitos por ano no mundo. Mas a RMN é uma técnica que se estende bem além das aplicações médicas. É empregada hoje como um poderoso instrumento na física, química, medicina, biologia, agricultura e, mais recentemente, na chamada informação quântica. Esta vasta gama de aplicações da RMN se deve principalmente a versatilidade da técnica em conseguir manipular os estados de spin nuclear com extrema precisão, o que pode ser comprovado pela existência centenas de métodos de codificação de informação e aquisição de sinal. Neste colóquio, apresentaremos de forma básica os princípios fundamentais, as principais características e exemplos de aplicações gerais da RMN em diferentes áreas do conhecimento. |
| 27/11 | Alexander L. Fetter, Stanford Rotating trapped Bose-Einstein condensates The creation of Bose-Einstein condensates nearly fifteen years ago stimulated world-wide activity in dilute ultracold atomic gases. I first review the basic physics of quantum degeneracy with particular emphasis on noninteracting bosons. For weakly interacting bosons at zero temperature, nearly all the particles occupy the same self-consistent single-particle state. The existence of this macroscopic condensate implies a simple one-particle description that provides an intuitive hydrodynamic picture of the behavior. The existence of quantized vortex lines is perhaps the most distinctive feature of both rotating superfluid He-4 and superconductors in a magnetic field. Ingenious experimental efforts can bring the trapped bosonic condensates into rotation, allowing clear photographic evidence for such quantized vortex lines in the dilute quantum gases. Current challenges include rapid rotation, when the system is predicted to undergo a quantum phase transition to a non-superfluid correlated many-body state similar to those for two-dimensional electrons in a strong magnetic field. |
| 04/12 | Vyacheslav I. Yukalov, Bogolubov Laboratory of Theoretical Physics Myths Around Bose-Einstein Condensation In the literature on systems with Bose-Einstein condensate, there are several widespread erroneous beliefs. They are surprisingly common, being a kind of myths that people accept without checking whether these beliefs are correct. But using principally wrong ideas yields incorrect and often absolutely unreasonable results. The most common such myths are discussed and mistakes leading to their appearance are elucidated. These myths include the following wrong statements: 1. There exists in nature the uniform ideal Bose-condensed gas. 2. The ideal Bose-condensed gas can exist in low-dimensional traps. 3. Bose-Einstein condensation can be described without gauge symmetry breaking. 4. The canonical and grand canonical ensembles are not equivalent for characterizing Bose-condensed systems. 5. In the description of Bose-condensed systems, it is possible to neglect anomalous averages. 6. Bose-condensed systems display non-thermodynamic particle fluctuations. 7. It is possible to introduce the phase operator by the Dirac representation. 8. Mean kinetic energy can be found from the Landau-Lifshits formula. |
