Histórico: 2009 e 2010 – Colóquios IFSC

Equipe

Agenda

Histórico
(2011 – 2018)

Histórico
(2009 – 2010)

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.

Colóquios IFSC – realizados em 2010

12/03 Francisco C. Alcaraz, IFSC-USP
Equilíbrio, não equilíbrio, complexidade e auto-organização em física
A física ao fornecer as interações fundamentais da natureza induz ao pensamento que todas as coisas existentes no nosso mundo: núcleos atômicos, moléculas simples, estrelas, planetas, seres vivos, etc, podem ser entendidos como expressão destas forças fundamentais, em suas escalas (energia e espaço) de atuação. As interações fundamentais possuem simetrias que claramente não se revelam nos objetos macroscópicos que vemos. O aparecimento de novas escalas espaciais e temporais será discutido considerando-se os conceitos de equilíbrio, não equilíbrio, complexidade e auto-organização.
19/03 Valter Líbero, IFSC-USP
De Galilei a Hubble, um olhar para o Universo
Em 2009 comemorou-se 400 anos que Galileu Galilei utilizou um telescópio como instrumento exploratório do Universo, o que se tornou um marco no desenvolvimento científico da humanidade. Desde então, a evolução do telescópio foi vital para nossa atual compreensão do Universo. De início conhecíamos apenas alguns corpos vizinhos ao Sol, hoje olhamos para planetas orbitando outros sóis, estrelas longínquas e galáxias na borda do Universo. Isso tem mudado nossas concepções científicas e filosóficas a respeito de nossa posição no Universo. O impacto em nossas vidas é profundo se considerarmos quantos avanços científicos e tecnológicos são frutos de programas espaciais, como viagens à Lua, lançamento de satélites ou estações orbitais, etc. “De Galilei a Hubble, um olhar para o Universo” faz um passeio pelas diversas conquistas astronômicas desde os rascunhos de Galileu sobre as luas de Júpiter, ou das crateras da Lua, até Hubble com o afastamento das galáxias, indicando a expansão do Universo, finalizando com indagações modernas sobre a origem do Universo e seus constituintes predominantes, como matéria e energia escuras.
26/03 José Alberto Cuminato, ICMC-USP
Simulação Numérica de escoamentos com superfícies livres: O trabalho do Grupo do ICMC
Num trabalho que se tornou referência obrigatória na área de escoamentos com superfícies livres, Welch, Harlow, Shannon e Daly em 1965, apresentaram um método numérico para solução das equações de Navier-Stokes na presença de superfícies livres. Eles denominaram esse método de MAC (Marker-And-Cell), pois esse método baseia-se na idéia de representação do fluido por partículas marcadoras, que não possuem massa e que são transportadas passivamente pelo fluido. Essas partículas, no entanto, são fundamentais para determinar quais partes do domínio contêm fluido e determinam o domínio de solução das equações de Navier-Stokes. Ao longo dos anos, desde então, muitas outras técnicas surgiram para o tratamento de escoamentos com superfícies livres, e escoamentos multifásicos, tais como o método VOF (Volume Of Fluid) os métodos Level Set, e muitos outros. Todos esses métodos apresentam vantagens e desvantagens. Os métodos do tipo MAC apresentam um bom compromisso entre conservação de massa e tratamento de domínios complexos, mas tem sérios problemas de precisarem de um número muito grande de partículas para representar o fluido, consumindo grandes quantidades de tempo e memória. Nesta apresentação faremos uma revisão dos trabalhos realizados no ICMC para a simulação de escoamentos com superfícies livres utilizando a metodologia MAC, ressaltando principalmente os últimos desenvolvimentos que permitem a aplicação dessa técnica em muitos problemas reais de escoamentos newtonianos e não-newtonianos. Esses desenvolvimentos são baseados em uma representação eficiente da fronteira utilizando resultados precisos de geometria computacional, para garantir a robustez da estrutura de dados representando o fluido, permitindo a representação, apenas da fronteira da região que contém fluido, em contraste com a representação do domínio completo do método original. Muitos outros aspectos da simulação computacional de escoamentos com superfícies livres serão discutidos em particular a sua utilização na área de Reologia computacional, para a simulação de escoamentos viscoelásticos.
09/04 Digna Cousso, Univ. Autônoma de Barcelona
A investigação didática baseada no design: um paradigma de investigação que aproxima teoria e prática
Na literatura em didática das ciências, tanto no campo da investigação, na formação de professores e no ensino e aprendizagem em sala de aula, existe um crescente interesse pelas seqüências didáticas (Teaching Learning Sequences ou TLS) como ferramenta básica de planejamento do processo de ensino e aprendizagem. A complexidade deste processo tem feito com que nas últimas duas décadas uma parte importante das publicações do campo faça referência às seqüências de ensino e aprendizagem (TLS) com objetivos diversos. Em nosso seminário discutiremos o que se tem publicado sobre TLS em didática das ciências, apresentando os diversos enfoques que se discutem atualmente, os conceitos teóricos da didática das ciências em que se baseiam e a conexão entre design e avaliação de TLS, conectando este processo com a investigação tradicional em didática das ciências e com o novo paradigma da investigação baseada no design. Finalmente, apresentaremos exemplos do projeto europeu Materials Scienceno qual se tem desenvolvido e avaliado uma seqüência didática sobre propriedades acústicas do som, à medida que se investiga a modelização dos alunos como investigação baseada no design.
16/04 Adilson de Oliveira, UFSCar
O tempo em nossas vidas
O nosso estilo de vida tem nos transformados em escravos do tempo. Ao otimizar as nossas tarefas tentamos escapar da opressão dos relógios. Entretanto, sabemos realmente o que é o tempo? Ele é real ou apenas uma ilusão que vivemos? Ele é o mesmo para todas as pessoas? Ele sempre flui para o futuro? Podemos voltar para o passado?  Essas questões serão apresentadas de maneira informal com o objetivo de realizar uma reflexão a cerca desse tema que é de fundamentalimportância não somente para Física, mas para vários ramos do conhecimento.
23/04 Frederico de Brito, UFPE
Computação quântica usando dispositivos supercondutores
Desde a sua descoberta, experimentos envolvendo dispositivos supercondutores contendo junções Josephson têm-se monstrado como um rico laboratório para o estudo de fenômenos quânticos, apesar do seu tamanho meso-macroscópico. Quantização dos níveis de energia, estados de superposição, emaranhamento quântico e até mesmo tunelamento quântico macroscópico já foram demonstrados em tais sistemas. Na última década houve um intenso esforço para tornar tais dispositivos candidatos promissores à implementação física da computação quântica. Neste colóquio discutiremos os aspectos introdutórios concernentes à esta implementação assim como alguns resultados recentes.
30/04 Rodrigo Bianchi, UFOP
Ideia e desenvolvimento de sensor orgânico para fototerapia neonatal: Uma abordagem científica e tecnológica
A icterícia neonatal é uma das patologias neonatais que têm recebido grande atenção nos últimos anos. Segundo a Sociedade Brasileira de Pediatria, apenas no Brasil, por ano, cerca de 2 milhões de recém-nascidos apresentam icterícia já nos seus primeiros dias de vida, sendo destes cerca de 250 mil em estado grave com risco de neurotoxidade ou óbito. Atualmente a fototerapia com luz azul (425-475 nm) é o tratamento mais difundido para o controle dessa doença, mas que, na prática clínica diária,é freqüente a utilização de fontes de iluminação inapropriadas e ineficientes. Por esse motivo, a necessidade de desenvolvimento de sensores de acúmulo de dose de radiação para o acompanhamento individual desse tratamento é um tema atual e bastante oportuno. Nesse colóquio é apresentada a idéia, o desenvolvimento, a caracterização e a fabricação de filmes (selos) orgânicos luminescentes para uso como elemento ativo de sensores de acúmulo de dose de radiação azul, cujo princípio de funcionamento baseia-se no que denominamos de semáforo inteligente. Ou seja, um selo luminescente que tem sua cor alterada do vermelho ao amarelo, e posteriormente ao verde, com a exposição à radiação. De baixo custo, fácil leitura e fácil manuseio, esses dispositivos começam a ser usados em hospitais no tratamento fototerápico da icterícia e resultados recentes ainda mostraram a versatilidade desses dispositivos para o monitoramento da radioterapia com raios-x de alta energia (6 MeV).
06/05 David Comedi, Universidad Nacional de Tucumán
Nanofios Semiconductores para Aplicações na Fotônica: ZnO e a junção p-n “núcleo-envoltura” de GaAs
Os nanofios de semicondutores já vêm sendo estudados há duas décadas como estruturas básicas para a construção de uma grande variedade de dispositivos electro-fotônicos e bio-eletrônicos que prometem ser mais eficazes e mais baratos que os convencionais. Entre as aplicações possíveis estão as células solares da terceira geração, sensores e nanolasers para diagnósticos espectroscópicos na escala nanométrica, ou seja, de moléculas isoladas. Uma das grandes vantagens dos nanofios é a sua grande relação superfície/volume decorrente do seu tamanho pequeno. Isto pode resultar, por exemplo, num aumento dramático da produção de fotoelétrons numa celda solar, incrementando a eficiência dela em relação à celda convencional, ou num grande aprimoramento da sensibilidade de um sensor até o ponto de ele conseguir detectar a presença duma única molécula. Neste Colóquio, falarei sobre nanofios de ZnO e de GaAs estudados pela nossa equipe na Argentina em colaboração com grupos do Brasil e do Canadá. Na primeira parte, descreverei nanofios e outras nanoestruturas fotocondutoras e fotoluminiscentes de ZnO que foram crescidos pela nossa equipe na Argentina em várias morfologias distintas, como redes aleatórias de nanofios e arranjos de nanofios parcialmente alinhados. Discutiremos sobre o nosso sistema de fabricação caseiro de transporte de vapor e como estas estruturas interessantes cresceram em cada caso. Na segunda parte, descreverei sofisticados nanofios na forma de “núcleo-envoltura”, ou seja, cabos coaxiais nanométricos de GaAs que possuem um núcleo tipo n e uma envoltura coaxial tipo p, formando uma junção p-n numa geometria praticamente cilíndrica. Estes nanofios foram fabricados pelos nossos colaboradores no Canadá com o intuito de produzir células solares mais eficientes que as planas convencionais. Em Tucumán, nós utilizamos uma técnica chamada “espectroscopia de impedância” procurando observar o que acontece com as cargas elétricas nesses nanofios quando são balanceadas de cima para baixo através de um campo elétrico alterno de alta freqüência. O nosso estudo, destacado na nanotechweb.org1tem conseguido detectar algumas propriedades dos nanofios que são críticas para o funcionamento das células solares, como por exemplo, o grau de solapamento axial do núcleo com a envoltura, e presença de armadilhas de elétrons e buracos que acontecem devido à ruptura da periodicidade da rede cristalina que inevitavelmente acontece na superfície dos nanofios.
14/05 Gabriel Padilla, ICB-USP
Bioprospecção de novos nichos ecológicos significa obtenção de novas biomoléculas?
Durante o século XX a Microbiologia descobriu, basicamente a partir de micro-organismos do solo, um extraordinário número de compostos naturais com variadas atividades biológicas. Entre estas se destacam: antibacterianos como a estreptomicina e penicilina, antifúngicos como anfotericina, antiparasitários como a vermictina, antitumorais como a doxorubicina. Hoje se torna necessária a procura de novas moléculas devido a resistência desenvolvida contra muitos destes ccompostos, ou por efeitos colaterais indesejáveis observados durante tratamentos clínicos. Explorar novos nichos ecológicos como ambientes marinhos, florestas tropicais, ambientes polares e diversas simbioses tais como a relação plantas-micro-organismos são alternativas viáveis que podem fornecer inúmeras novas biomoléculas.
28/05 Tereza Mendes, IFSC-USP
Três Quarks para Muster Mark: a Estranha Física das Interações Fortes
Quando Murray Gell-Mann escolheu o nome “quark” para as partículas elementares que compõem os prótons e os nêutrons do núcleo atômico, estava procurando uma palavra que refletisse as características tão incomuns dessas partículas, em cuja real existência ele mesmo pouco acreditava. Embora a existência dos quarks tenha sido estabelecida mais tarde e embora eles sejam hoje a base do nosso entendimento da força forte (responsável por manter prótons e nêutrons ligados no núcleo), há ainda importantes questões não resolvidas a respeito dessa força, relacionadas à origem da massa “visível” de nosso universo. Nesse colóquio faremos uma breve introdução aos métodos de estudo da física das partículas elementares e das interações fundamentais, enfatizando os aspectos peculiares das interações fortes, que as distinguem claramente das interações gravitacionais e eletromagnéticas, com as quais temos familiaridade.
11/06 José Pedro Rino, UFSCar
Dinâmica Molecular de Equilíbrio e de Não Equilíbrio: InSb um estudo de caso
Apresentarei os conceitos básicos de dinâmica molecular clássica, sendo enfatizada a importância de um potencial de interação robusto. Como caso de estudo restringirei a discussão nas propriedades do semicondutor InSb. Através de simulações de equilíbrio apresentarei resultados de propriedades estruturais, termodinâmicas e dinâmicas deste sistema, tais como densidade de estados vibracionais, calor específico, etc. Com uma simulação fora do equilíbrio discutirei os resultados da condutividade térmica tanto em sistema volumétrico quanto em nano-fios. Apresentarei também outros tipos de simulações fora do equilíbrio e a importância de tais estudos.
18/06 Pedro Cunha de Holanda, IFGW-UNICAMP
Neutrino, um arquiteto improvável do Universo
Apresentarei os conceitos básicos de dinâmica molecular clássica, sendo enfatizada a importância de um potencial de interação robusto. Como caso de estudo restringirei a discussão nas propriedades do semicondutor InSb. Através de simulações de equilíbrio apresentarei resultados de propriedades estruturais, termodinâmicas e dinâmicas deste sistema, tais como densidade de estados vibracionais, calor específico, etc. Com uma simulação fora do equilíbrio discutirei os resultados da condutividade térmica tanto em sistema volumétrico quanto em nano-fios. Apresentarei também outros tipos de simulações fora do equilíbrio e a importância de tais estudos.
06/08 Otávio Thiemann, IFSC-USP
Expansão do código genético em protozoários
O código genético, composto por 64 códons diferentes e dito “Universal”, codifica para 20 amino ácidos. Este número já foi modificado nas ultimas décadas para incluir dois novos amino ácidos, a selenocisteína e a pirrolisina, empregando o mesmo repertório de 64 códons. O selênio, em particular, existe naturalmente na forma orgânica como selenometionina e selenocisteína e de variadas formas inorgânica como selenitos, selenatos dentre outros. O selênio, ao invés do enxofre, na forma do aminoácido selenocisteína (Sec – U) resulta no aumento da atividade catalítica das selenoenzímas em conseqüência do Se ser mais nucleofílico e ser ionizado em pH fisiológico. A via de síntese de selenocisteínas e os respectivos genes para SELB, SELD, PSTK, SecSepS e os tRNASerSec(SelC) foi identificada em protozoários. A caracterização funcional e estrutural das enzimas envolvidas na síntese de selenocisteínas assim como a investigação da função fisiológica desta via em protozoários, parasitos ou não, são os objetivos que poderão vir a contribuir na identificação de novos alvos moleculares e na elucidação da forma de evolução dos mecanismos de reconhecimento entre tRNA e proteínas.
13/08 Amir Caldeira, IFGW-UNICAMP
Os Super-Fenômenos da Física
Nesta palestra pretendemos introduzir de uma forma bem geral e qualitativa os fenômenos da supercondutividade e superfluidez. Inicialmente vamos apresentar um resumo histórico dos eventos que marcaram o desenvolvimento destas áreas e as propriedades fundamentais que caracterizam estes fenômenos; a inércia rotacional não-clássica e as correntes persistentes. Após a apresentação da abordagem fenomenológica analisaremos brevemente os mecanismos microscópicos da superfluidez em He4 (a condensação de Bose-Einstein) e da supercondutividade em metais simples (o emparelhamento de Cooper). A superfluidez do He3 surge da generalização do conceito de pares de Cooper com momento angular orbital não nulo, o que resulta na possibilidade da existência de diferentes fases superfluidas para o He3 líquido; as chamadas fases A e B. Esta generalização também está ligada à existência dos supercondutores de alta Tc­. Finalizando o colóquio analisaremos brevemente os condensados de bósons e férmions obtidos em armadilhas magneto-ópticas.
20/08 Richard Moncorgé, CIMAP, Univ. de Caen, França
Rare-earth doped fluorides for visible and high power laser sources
After a brief presentation of the overall activities of the “Matériaux et Instrumentation Laser” research group of the CIMAP laboratory, a more detailed description will be made of two on-going research programs aimed at the study and the development of fluoride materials for the RGB and the high power and short-pulse laser applications.
27/08 José Abel Hoyos Neto, IFSC-USP
Transições de fase, magnetismo e desordem
Será apresentada um visão geral baseada em princípios básicos de simetria sobre os últimos avanços teóricos em transições de fase magnéticas na presença de desordem (impurezas/defeitos). Ao final, como exemplo desse entendimento, focaremos na transição de fase quântica supercondutor-metal em nanofios.
03/09 Ricardo Aroca, Windsor
Plasmônica e Espectroscopia Amplificada de Superfícies
Nanoestruturas metálicas podem gerar um sistema com interessantes propriedades ópticas e funcionalidades através da manipulação dos modos plasmônicos que as mesmas suportam. Esse campo de pesquisa é conhecido por plasmônica. A combinação de técnicas de fabricação em escala nanométrica com o crescente número de métodos numéricos de modelagem, permite um significante avanço em nosso entendimento da plasmônica. Neste colóquio, faremos um levantamento das diferentes estruturas que têm sido exploradas como substratos nanoestruturados para realização de espectroscopia amplificada de superfície. Experimentalmente, assume-se que a detecção de uma única molécula (SMD – single molecule detection) é possível em regiões espaciais com alta amplificação de campo (hot spots). Um simples modelo de duas partículas permite uma descrição razoável do perfil de acoplamento local de ressonâncias plasmônicas, e resultados semelhantes são obtidos por diferentes métodos computacionais como DDA (dipole-dipole approximation – aproximação dipolo-dipolo) e hibridização plasmônica. SMD de uma molécula de corante dispersa em uma monocamada depositada sobre uma nanoestrutura metálica (com densidade de 100 moléculas por μm2- campo de visualização da espectroscopia micro-Raman) foi usada para varrer a superfície nanoestruturada para encontrar hot spots.
17/09 Rodrigo Pereira, IFSC-USP
Líquidos Eletrônicos Unidimensionais
O problema de muitos elétrons que interagem entre si não tem solução geral, mas é importante para entender a diversidade de comportamento da matéria condensada em baixas temperaturas. Neste contexto, sistemas eletrônicos unidimensionais são particularmente interessantes porque vários modelos de interesse físico são exatamente solúveis ou sujeitam-se à aplicação de técnicas matemáticas desenvolvidas em teorias de campos. Neste colóquio discutiremos aspectos gerais e desafios da teoria de sistemas unidimensionais fortemente correlacionados, com aplicações para experimentos em isolantes magnéticos, fios quânticos, átomos frios em redes óticas e nanotubos de carbono.
24/09 Marcelo Moraes Guzzo, IFGW-UNICAMP
Explorando Física Nova através do fenômeno de oscilações de neutrinos
A oscilação de neutrinos é, essencialmente, um fenômeno cumulativo e de interferência quântica. A exemplo de outros fenômenos de interferência, é muito sensível a variações dos parâmetros dos quais ela depende. Apresentaremos como esta sensibilidade tem possibilitado explorar limites do nosso conhecimento em áreas da Física conhecidas como Física Nova, tais como Novas Interações Fundamentais da Natureza, limites de validade do Princípio de Equivalência, da Invariância de Lorentz, do fenômeno de Descoerência Quântica e outros.
01/10 Leandro Martinez, IFSC-USP
Simulações de milhares de átomos e a compreensão dos mecanismos moleculares da vida
Estruturas cristalográficas ou de ressonância magnética nuclear fornecem a imagem microscópica, em nível atômico, das macromoléculas responsáveis pelo funcionamento dos organismos vivos. No entanto, são conformações médias em torno das estruturas mais estáveis nas condições experimentais. As interações em nível molecular têm, no entanto, uma riqueza e complexidade dinâmica que muitas vezes não é compreendida a partir da observação das estruturas. Simulações explicitas da dinâmica de todos os átomos podem fornecer a dimensão temporal faltante nas estruturas e elucidar os mecanismos de ação dinâmicos relevantes para função biológica. Neste colóquio, discutiremos a natureza das simulações de dinâmica molecular, os desafios na interpretação de experimentos macroscópicos, e como as simulações podem elucidar a natureza microscópica dos experimentos em  situações, inclusive, de aparente contradição.
08/10 Ioav Waga, UFRJ
Cem anos de descobertas em Cosmologia e novos desafios
O objetivo da palestra é contar um pouco da história da cosmologia nos últimos 100 anos, descrever de forma sucinta seus maiores avanços, apresentar as principais questões em aberto e os desafios que temos pela frente.
15/10 Tie Koide,  FMRP-USP
Desvendando a complexidade do transcriptoma: em busca de modelos mecanísticos
Abordagens sistêmicas para a compreensão global da célula vêm sendo amplamente utilizadas na era pós-genômica. A utilização de ferramentas computacionais, matemáticas e estatísticas aliadas a novas tecnologias em Biologia tem permitido o desenvolvimento de modelos globais com capacidades preditivas. Neste seminário será abordada a utilização de tiling arrayspara interrogar o transcriptoma com maior detalhe, utilizando a archaea Halobacterium salinarumcomo modelo. Esta abordagem permitiu a identificação de importantes elementos regulatórios como início de transcrição, regiões não-traduzidas e RNAs não-codificantes. Ao integrar esses dados com informações sobre interação proteína-DNA, atlas de peptídeos e perfis de expressão gênica, foi possível a caracterização de operons condicionais em escala genômica. Estes esforços deverão impulsionar a inserção de detalhes mecanísticos em modelos globais de regulação gênica.
22/10 Marcos Navarro, IFSC-USP
Uma visão molecular sobre a vida social das bactérias: vias de sinalização celular controlando a formação de biofilmes
Bactérias são organismos cuja organização celular é muito simples em comparação aos seus pares eucariotos. Apesar da ausência de organelas ou núcleos definidos, esses seres unicelulares apresentam uma complexa rede de comunicação social que determina seu estilo de vida. Dependendo dos estímulos ambientais, as bactérias que normalmente vivem em uma forma planktônica onde nadam livremente podem tomar a “decisão” de aderir-se a uma superfície. Elas passam então a envolver-se em uma matriz polimérica formando agregados celulares estáveis, os chamados biofilmes. Bactérias no biofilme frequentemente apresentam padrões de expressão gênica distintos (diferenciação fenotípica) em resposta a uma complexa rede de comunicação celular. Devido a esse fato e muitos outros eventos que lembram a organização de organismos eucariotos multicelulares, muitos já começam a chamar os biofilmes bacterianos de comunidades multicelulares procarióticas. Embora o fenômeno da formação de biofilme seja conhecido a muito tempo, somente nos últimos anos passou-se a aceitar que este trata-se de um processo regulado de desenvolvimento bacteriano. Dada a grande importância médica e industrial dos biofilmes (muitas infecções crônicas ou mesmo processos industriais são afetados por biofilmes, por exemplo) torna-se necessária a compreensão dos mecanismos moleculares controlando esse processo para que novos fármacos ou moléculas que interfiram na formação de biofilmes sejam desenvolvidos. Neste colóquio abordaremos os mecanismos moleculares controlando a formação de biofilmes. Em particular, será dado enfoque às vias de sinalização mediada por uma pequena molécula encontrada somente no mundo microbiano, o GMP dimérico cíclico (c-di-GMP). De forma geral, altos níveis intracelulares dessa molécula sinalizadora estão associados com o fenótipo de biofilme, enquanto que baixos níveis são encontrados nas formas planktônicas. Veremos os domínios enzimáticos envolvidos na biossíntese de c-di-GMP e alguns exemplos de como a interação dessa molécula com diferentes proteínas efetoras (os receptores de c-di-GMP) controlam eventos necessários para a formação do biofilme, tais como mudanças no padrão de expressão gênica e localização de proteínas ancoradoras que fixam as bactérias em uma superfície. Finalizaremos o colóquio apresentando alguns desafios e perspectivas dessa área de pesquisa.
19/11 João Carlos Alves Barata, IF-USP
Localização e o Limite Clássico de Sistemas Quânticos
Na primeira parte deste colóquio, dedicada a estudantes, apresentamos algumas idéias gerais sobre medidas e observáveis no contexto da Fìsica Quântica. Por fim, utilizamos essas idéias para discutir a noção de localização de partículas e indicamos de que forma essas idéias são úteis para uma melhor compreensão do limite clássico de sistemas quânticos, notadamente de teorias quânticas de campos no espaço de Minkowski e em espaços-tempos curvos.
26/11 Oscar Éboli, IF-USP
Procura por Nova Física no Large Hadron Collider
Apresentaremos algumas possíveis extensões do modelo padrão, tais como supersimetria e modelos com dimensões extras. Discutiremos o potencial do Large Hadron Collider do CERN para explorar estes modelos.
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Instituto de Física de São Carlos - IFSC Universidade de São Paulo - USP
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