Colloquium diei

Colóquios IFSC às sextas – colloquium diei

14 de novembro de 2014

Colloquium diei: “Sabores pesados: o futuro da física de partículas?”

Colloquium_Diei-loguinhoApós apresentar uma breve descrição do modelo padrão, Leandro discutirá os desafios que as medidas da primeira fase de operação do LHC, como a observação do bóson de Higgs, colocam para a Física de Partículas. Tendo em vista que parece pouco provável a observação direta de novas partículas em um futuro próximo, medidas de precisão, como as realizadas na Física de Sabores Pesados, se apresentam como a janela mais promissora para uma melhor compreensão das interações fundamentais. Será discutido como esta janela está sendo explorada dando destaque à contribuição de grupos brasileiros nesse setor.

6 de novembro de 2014

Colloquium diei: “Levels of inquiry: Hierarchies of pedagogical practices and inquiry processes”

Colloquium_Diei-loguinhoLittle attention is given to how the processes of scientific inquiry should be taught. It is apparently assumed that once teacher candidates graduate from institutions of higher learning they understand how to conduct scientific inquiry and can effectively pass on appropriate knowledge and skills to their students. This is often not the case due to the nature of university-level instruction that is often didactic. Scientific inquiry processes, if formally addressed at all, are often treated as an amalgam of non-hierarchical activities. There is a critical need to synthesize a framework for more effective promotion of inquiry processes among students at all levels. The author presents a new hierarchy of teaching practices and Intellectual processes that can help science teachers, science teacher educators, and curriculum writers promote an increasingly more sophisticated understanding of scientific inquiry among students.

17 de outubro de 2014

Colloquium diei: “Sirius: uma nova fonte de luz síncrotron brasileira”

Colloquium_Diei-loguinhoO Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) está construindo o Sirius, um acelerador síncrotron de 4a geração, com 3GeV de energia e 0.27 nm rad de emitância. Esta nova fonte de luz síncrotron colocará o país entre as lideranças mundiais neste tipo de tecnologia e permitirá analisar materiais sintéticos e biológicos em escalas de tempo e comprimento sem precedentes no estado da arte atual. Neste seminário serão introduzidos aspectos fundamentais da ciência com luz síncrotron, as principais características do Sirius e de suas primeiras estações experimentais e o status atual do projeto.

13 de outubro de 2014

Colloquium diei: “Modelando dispositivos spintrônicos”

Dispositivos spintrônicos encontram-se na ordem do dia já faz algum tempo. O Nobel de 2007 foi dado para a descoberta da magnetoresistência gigante citando o seu uso na tecnologia de leitura de discos rígidos de computadores (1). Hoje as metas são a integração de sistemas de memória com processamento (2) ou a economia de energia pois, como usa-se o spin, não há a necessidade de movimentar cargas.

Colloquium_Diei-loguinhoApresentarei algumas propostas recentes de como se fabricar dispositivos spintrônicos e discutirei estratégias para o modelamento da injeção de spin, fundamental à confecção destes dispositivos, em dois sistemas: a injeção de spin por um metal ferromagnético em folhas de grafeno usando a Teoria do Funcional Densidade (3) e a injeção óptica de spin em fios quânticos semicondutores usando o método k.p e a Teoria de Massa Efetiva (4).

[1] http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2007/press.html

[2] H. Dery et al., IEEE Trans. Electron Devices 59, 259 (2012)

[3] P. Lazić, G. M. Sipahi, R. Kawakami and I. Zutić, Phys. Rev. B 90, 085429 (2014)

[4] P. E. Faria Jr., G. M. Sipahi, J. Lee and I. Zutić, SPIE Optics+Photonics (2014)

29 de setembro de 2014

Colloquium diei: “O fantástico computador quântico de dois q-Bits”

Colloquium_Diei-loguinhoAo longo dos últimos 20 anos, o processamento da informação quântica (PIQ) se estabeleceu como uma nova e excitante área da Física. Muito mais do que uma promessa de novas tecnologias para computação e comunicação, estudos do PIQ levaram a uma enormidade de novos conceitos e aprofundaram a nossa compreensão sobre a própria Mecânica Quântica. O paradigma de processador utilizado em todo este desenvolvimento é o sistema mais simples possível: um computador quântico de apenas dois q-bits. Neste colóquio apresentarei a versão deste computador na técnica da Ressonância Magnética Nuclear (RMN), e uma parte da incrível variedade de estudos realizados em tal sistema.

22 de setembro de 2014

Colloquium diei: “Indirect dark matter search with the AMS-02 experiment”

Colloquium_Diei-loguinhoThe AMS-02 experiment is a particle physics detector in space. The instrument is taking data since May 2011 onboard the International Space Station, and it is devoted to the precise measurement of cosmic rays in the GeV to TeV range, as well as to the search for primordial antimatter and dark matter.

In three years of data taking, AMS has collected more than 50 billion cosmic rays: this is much more than all the cosmic rays collected in the past 100 years.

In this seminar the detection technique of cosmic rays will be described, together with the performance of the AMS-02 detector. The recent measurements concerning the flux of cosmic particles up to the TeV region will be discussed, and some phenomenological implications outlined. Particular emphasis will be given to the AMS measurement of electrons and positrons fluxes, together with their interpretations in terms of dark matter annihilation in the nearby Universe.

15 de setembro de 2014

Colloquium diei: “Explorações no mundo das caminhadas aleatórias”

Colloquium_Diei-loguinhoEste colóquio é inspirado e gira em torno de problemas matemáticos e de problemas físicos básicos do universo das caminhadas aleatórias. A partir de estudos clássicos nesse domínio, apresentamos generalizações recentes desses tipos de objetos, as quais têm aplicação potencial em virtualmente todas as áreas da física, além de em outras áreas, como a ciência de materiais, e em problemas fundamentais da biologia. A abordagem, em grande parte acessível ao aluno de graduação, explora de forma direta tanto os aspectos teóricos, quanto os experimentais e os aplicados, enfatizando os elementos geométricos, a intuição e a universalidade dos fenômenos.

3 de setembro de 2014

Colloquium diei: “A física das mudanças climáticas globais”

Colloquium_Diei-loguinhoUma das questões mais desafiadoras para a ciência é o entendimento integrado de como o sistema climático terrestre funciona e quantificar o efeito antropogênico no clima de nosso planeta. O balanço radiativo terrestre está sendo alterado de modo significativo pelo aumento da concentração de gases de efeito estufa, alterações nas nuvens e na concentração de partículas de aerossóis atmosféricos, na alteração do albedo terrestre entre outros aspectos. Neste colóquio iremos discutir os várias aspectos científicos que controlam o funcionamento climático de nosso planeta. Estratégias de mitigação e enfrentamento das questões serão debatidas.

26 de agosto de 2014

Colloquium diei: “Myth and Reality Behind the AVATAR: Brain-machine Interfaces”

Brain machine interfaces (BMI) have become important in systems neuroscience with goal to restore motor function to paralyzed patients. I will assess the current ability of BMI devices to move objects.

The topics discussed will include: (1) the bits of information generated by a MBI signal, (2) the limitations of including more neurons for generating a BMI signal, (3) the superiority of a BMI signal using single cells versus electroencephalography (EEG), (4) plasticity and BMI, (5) the selection of a neural code for generating BMI, (6) the suppression of body movements during BMI, and (7) the role of vision in BMI.

I conclude that understanding fully how the brain generates movement is necessary before BMI can become a reasonable option for paralyzed patients. The implications of this conclusion are discussed. For more details see: Neuroscience, 2013, 255, 134-146.

14 de agosto de 2014

Colloquium diei: “A física da consciência”

Colloquium_Diei-loguinhoUma grande revolução na neurociência cognitiva poderá ocorrer nas próximas décadas, transformando a concepção que temos de nós mesmos. É possível que o chamado “problema difícil” da consciência seja esclarecido, o que provavelmente envolverá um novo estilo de se fazer ciência. Qual o papel que a abordagem das ciências físicas e biomoleculares desempenhará nessas transformações?

Neste seminário, discutirei em primeiro lugar os limites que a metodologia científica encontra no esclarecimento da natureza da consciência e da subjetividade, explorando o argumento filosófico conhecido como “o quarto de Mary”. A discussão ajudará a definir o que é uma explicação física do mundo, o que é o mundo “físico” e qual é a natureza das qualidades subjetivas (qualia).

Em seguida, de uma perspectiva materialista, após apresentar algumas definições de “consciência” e o papel da seleção natural em sua evolução, nos lançaremos na questão de qual é a natureza física dos processos que são essenciais para a consciência. Exploraremos em especial uma tradição (Penfield, Bogen etc.) que considera que o cerne da consciência envolve processos subcorticais ocorrendo no tálamo.

30 de julho de 2014

Colloquium diei: “Quantum phase transition and novel phases in condensed matter”

Colloquium_Diei-loguinhoCondensed matter physics deals with the complex behavior of many-particle systems. Novel phases of matter can emerge as a result of strong interactions between the constituent particles. A natural place to look for these phenomena are the so-called quantum phase transitions, the boundaries between different quantum ground states of matter. This talk first gives an introduction into quantum phase transitions and then discusses several exotic new phases of matter that have been discovered in their vicinity in solids as well as in ultracold atomic gases.

6 de junho de 2014

Colloquium diei: “A busca por novas tecnologias de sequenciamento de DNA”

Colloquium_Diei-loguinhoA busca pelo sequenciamento de um genoma utilizando tecnologias rápidas e baratas é uma área de pesquisa de intensa ativididade. A informação contida no genoma pode ser utilizada para determinar predisposições genéticas a doenças e ajudar na melhor compreensão do código genético. Infelizmente, as técnicas atuais mostram sinais de saturação com custo ainda superior ao patamar em que poderiam ser utilizadas corriqueiramente em medicina. Uma das tecnologias que apresentam o maior potencial para revolucionar a área é a utilização de nanoporos tanto biológicos quanto de estado sólido. No segundo caso, o grafeno é um candidato fantástico para este tipo de aplicação. Neste colóquio, será mostrado como simulações computacionais (que combinam métodos clássicos e quânticos) podem nos ajudar a compreender os mecanismos de detecção de nucleotídeos e propor novos dispositivos de sequenciamento.

30 de maio de 2014

Colloquium diei: “Exercício, nutrição e sono no aprendizado escolar”

Colloquium_Diei-loguinhoNa maioria dos países do mundo, estudantes vão à escola experimentando os efeitos fisiológicos de dieta pobres, noites mal dormidas e carência nas oportunidades de exercício e lazer. Isto significa que, independentemente dos métodos pedagógicos utilizados, estudantes de baixo nível socioeconômico terão dificuldades de aprendizado determinadas por fatores fisiológicos. O cérebro é, de longe, o maior consumidor de glicose dentre todos os órgãos do corpo. Não surpreendentemente, glicose administrada pouco antes do aprendizado fortalece a consolidação de memórias. Também há evidências de que o exercício físico beneficia a cognição em sinergia com a estimulação sensorial nova, através de uma variedade de mecanismos que incluem a regulação positiva de fatores neurotróficos, bem como o aumento da neurogênese e do tamanho do hipocampo. Entre os requisitos fisiológicos para o aprendizado, o sono é um dos mais promissores para melhorar substancialmente a qualidade do aproveitamento escolar. A sonolência em sala de aula é considerada inimiga dos professores, embora exista um grande acúmulo de evidências de que o sono favorece a consolidação e restruturação de memórias. É preciso investigar sistematicamente a utilização da dieta, do sono e do exercício físico para otimizar o aprendizado escolar. No contexto brasileiro de sub-desenvolvimento educacional, o investimento na resolução de fatores fisiológicos limitantes para o aprendizado escolar pode permitir avanços substantivos, rápidos e em larga escala.

28 de maio de 2014

Colloquium diei: “Etanol celulósico brasileiro: sonho ou realidade?”

Colloquium_Diei-loguinhoEtanol celulósico, energias renováveis e tecnologias “verdes” tornaram-se recentemente os principais focos de biociências e biotecnologia em todo o mundo. O Brasil é um dos países líderes no desenvolvimento agrícola e produção de biomassa, que tem várias vantagens na corrida para o desenvolvimento sustentável de biocombustíveis. No entanto, uma série de obstáculos tem que ser superados para estabelecer tecnologias de transformação de biomassa lignocelulósica em biocombustíveis. A hidrólise enzimática é um dos passos mais importantes na desconstrução de biomassa no caminho para a produção de biocombustíveis de segunda geração, que tem que ser optimizado e integrado com as etapas de pré-tratamento e de fermentação para permitir uma transformação eficiente da biomassa em biocombustíveis e produtos químicos. Nesta palestra abordamos a situação atual na área, os resultados recentes de estudos de morfologia de biomassas e dos estudos estruturais de hidrolases de glicosídeos visando aumentar eficiência na depolimerização de biomassa lignocelulósica e produção e biocombustíveis avançados.

16 de maio de 2014

Colloquium diei: “Mudanças ambientais globais: desafios científicos propostos”

Colloquium_Diei-loguinhoResultado do escrutínio de milhares de cientistas de todo o Planeta, as mudanças ambientais globais se apresentam como o maior desafio do ponto de vista civilizacional já enfrentado pela humanidade. Nesta palestra serão discutidos os fundamentos físicos dos efeitos do aumento da concentração dos gases de efeito estufa na atmosfera e nos oceanos e suas repercussões sobre o meio biogeoquímico do planeta. Serão apresentadas atividades de pesquisa desenvolvidas no Brasil sobre o tema e aberto o diálogo entre os presentes sobre desafios científicos e oportunidades que as Mudanças Climáticas representam, em particular para a geração do conhecimento sobre as florestas e oceanos tropicais e o clima global.

9 de maio de 2014

Colloquium diei: “Searching for understanding of water and ice interfaces”

Resumo:

Colloquium_Diei-loguinhoWater and ice interfaces are of crucial importance in our modern life, but our knowledge about them are still at a primitive stage. We describe in this talk our attempt of using surface-specific sum-frequency vibrational spectroscopy to search for molecular-level understanding of the interfaces.

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