Colóquios e Seminários

High-Energy Physics Seminars: “Produção de charmonium exótico em colisões hadrônicas”

Vamos fazer uma breve introdução descrevendo o que chamamos de “charmonium exótico”, ou seja, mésons que não são compostos simplesmente por um par quark charme – antiquark charme. Faremos uma rápida revisão histórica, desde a descoberta do primeiro deles, o X(3872), em 2003, até os dias de hoje. Vamos falar das interpretações mais frequentes dadas a estes estados: tetraquark e molécula mesônica. Finalmente, vamos falar dos mecanismos de produção destes estados em colisões próton-próton e núcleo-núcleo no LHC. Este será um seminário pouco técnico e mais de divulgação.

Filosofísica: “Computadores podem ‘aprender’ como humanos?”

A Teoria do Aprendizado Estatístico fundamenta todos os aspectos teóricos necessários para provar, sob quais condições, um algoritmo de Aprendizado de Máquina Supervisionado aprende. Nesta palestra, serão abordados alguns dos conceitos básicos dessa teoria, bem como sobre o dilema Viés-Variância, que podem trazer a tona reflexões sobre como o humano, inclusive, aprende sobre qualquer assunto.

Seminários do Grupo de Óptica: “Quantum knots and monopoles”

More than 80 years ago, Paul A. M. Dirac found a pioneering solution for the wavefunction of a charged particle in the magnetic field of a magnetic monopole [1]. This celebrated result also reveals that electronic charge must be quantized provided that even a single magnetic monopole exists. However, no magnetic monopoles have been convincingly found. Even the experimental observation of the quantum-mechanical structure acquired by the electron wavefunction found by Dirac has been lacking. In fact, there has been no prior confirmed experimental observations of monopoles in quantum order parameter.

Based on the method proposed in Ref. [2], we present the experimental observation of Dirac monopoles formed in a synthetic magnetic field of an atomic Bose-Einstein condensate with spin degree of freedom [3]. The experiments are accurately simulated using a mean-field approach, and a very good quantitative agreement is obtained without fitting parameters.

After Dirac’s seminal work [1], ‘t Hooft and Polyakov found a finite-energy solution for the magnetic monopole particle in the grand unified field theories [4]. To this end, we report on the first experimental observation of a topological point defect in a quantum order parameter field [5]. These observations provide the first quantum-mechanical analogue for the magnetic monopole considered by ‘t Hooft and Polyakov. Strikingly, we observe that the polar order parameter supporting the topological point defect naturally undergoes a dynamical quantum phase transition into the ferromagnetic phase, giving rise to a Dirac monopole [6,7].

Whereas the two above-mentioned monopole experiments rely on an adiabatic ramp of the external magnetic field used to create the spin textures, we also used an instantaneous ramp and a variable waiting time to experimentally tie quantum knots [8]. To our knowledge these are the first quantum realizations of the elements of the third homotopy group.

[1] Dirac, P. A. M.. Proc. R. Soc. Lond. A 133, 60 (1931).

[2] V. Pietilä and Mikko Möttönen, Phys. Rev. Lett. 103, 030401 (2009).

[3] M. W. Ray, E. Ruokokoski, S. Kandel, M. Möttönen, and D. S. Hall, Nature 505, 657 (2014).

[4] G. ‘t Hooft, Nuclear Physics B 79 (1974) 276; A. M. Polyakov, JETP Lett. 20, 194 (1974).

[5] M. W. Ray, E. Ruokokoski, K. Tiurev, M. Möttönen, and D. S. Hall, Science 348, 544 (2015).

[6] K. Tiurev, E. Ruokokoski, H. Mäkelä, D. S. Hall, and M. Möttönen, Phys. Rev. A 93, 033638

(2016).

[7] T. Ollikainen, K. Tiurev, A. Blinova, W. Lee, D. S. Hall, and M. Möttönen, accepted to Phys. Rev. X, arXiv:1611.07766.

[8] D. S. Hall, M. W. Ray, K. Tiurev, E. Ruokokoski, A. H. Gheorghe, and M. Möttönen, Nature Phys.12, 478 (2016).

Astro-Particle Day: um dia de discussão temática sobre a astrofísica de partículas

Para o Astro-Particle Day, foram convidados três palestrantes: professor Antonio Capone (University La Sapienza (Roma- Itália)), para falar sobre “High energy neutrino astrophysics”, Aldo Morselli (University Tor Vergata (Roma-Itália)), para falar sobre “The quest of dark matter and the gama ray sky”, e Luiz Vitor de Souza Filho (IFSC/USP), para falar sobre “High energy cosmic rays”.

Seminário do Grupo de Óptica: “Photon bunching from Arcturus, Procyon and Pollux”

In this talk I will discuss the results of temporal intensity interferometry observations on three stars using a 1m optical telescope at OCA-Calern observatory. To our knowledge this is the first successful on sky experiments following the pioneering work of Hanbury Brown et al, in 1960’s and 1970’s.

We have performed laboratory test on atomic vapours and then used the photon counting detection bench to measure the temporal correlation function g(2)(0) on three different stars.

Seminário de Matéria Condensada: “Anomalia quiral e magnetotransporte em semimetais de Weyl e Dirac”

Recentemente muito da atenção têm-se voltado para o estudo de semi-metais de Weyl e Dirac, principalmente após sua realização experimental em 2014. De maneira análoga ao grafeno, tais materiais são caracterizados por quasepartículas “não-massivas”, cuja dinâmica é governada pela equação de Weyl. Em presença de um campo magnético externo, tal equação prediz a existência de modos-zero (modos quirais), os quais são responsáveis pela famosa anomalia quiral. A assinatura dessa quebra de simetria pode ser observada no transporte eletrônico, onde a condutividade na direção longitudinal cresce com o campo magnético. Esses pontos de Dirac, escondidos dentro da superfície de Fermi, atuam como fontes ou sorvedouros do fluxo de Berry e a teoria cinética para as correspondentes quasepartículas necessita ser modificada. Essa modificação dá a origem ao referido termo quadrático na condutividade. Se o tempo permitir, gostaria de discutir sobre oscilações quânticas na magnetorresistência desses materiais além do papel exercido por estados de superfície nos mesmos.

Filosofísica: “Por um fundamentalismo científico”

Embora algumas consequências adversas da adoção de algumas tecnologias na sociedade em geral certamente suscitem importantes questões éticas, é simplesmente leviano associar tais consequências à natureza do pensamento científico. E também lamentáveis são as conclusões de algumas pessoas ao depararem-se com certas atitudes excessivamente personalistas de cientistas, como o apego a posições de autoridade ou a ideias com pouco suporte empírico: “é só mais uma construção social”, “a ciência não é tão objetiva quanto querem fazer parecer os cientistas”. Nada poderia ser mais falso. Sem dúvida, cientistas podem ser reféns de vieses cognitivos, em certas condições até mais do que pessoas sem treinamento científico. Porém, nenhuma proposta potencialmente “explicativa” é descartada a priori pelo método científico, e não se pode falar em pensamento realmente crítico sem que se reconheça o protagonismo dos fatos.

A noção de “verdade” não encontra lugar em nenhuma concepção moderna da ciência, que na realidade busca a “melhor tomada de decisões” com base nas evidências empíricas, no sentido de atribuição de graus de credibilidade às diferentes propostas teóricas sobre um certo problema. Nesse contexto, atribuir a priori o mesmo nível de credibilidade para qualquer visão/teoria alternativa sobre um tema é simplesmente incorreto. Toda a diversidade de pensamentos/interpretações sobre um problema deve ser estimulada, mas na proporção do suporte que encontrem naquelas evidências, e de modo que tais hipóteses nunca contradigam evidências empíricas bem estabelecidas. Assim, o consenso das comunidades científicas envolvidas no estudo de cada tema em particular é inegavelmente a melhor forma de tomada de decisões, não obstante possíveis equívocos e “vieses sociológicos”.

Indo além, eu afirmo que, ao contrário de construções ideológicas ou religiosas, por exemplo, onde abordagens radicais revelam-se prejudiciais à sociedade, o empreendimento científico torna-se cada vez mais efetivo à medida que os princípios fundamentais da busca do conhecimento baseado em evidências são postos em prática com maior rigor. Críticas ingênuas à ciência, que afetam a credibilidade dessa visão de mundo junto à opinião pública ao reforçar os vieses cognitivos de confirmação de posicionamentos prévios a despeito de evidências, não apenas minam o próprio desenvolvimento científico mas também abalam os pilares das democracias modernas, como vem sendo tristemente ilustrado pelas recentes ondas de populismo político, de todas as nuances ideológicas.

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Embora algumas consequências adversas da adoção de algumas tecnologias na sociedade em geral certamente suscitem importantes questões éticas, é simplesmente leviano associar tais consequências à natureza do pensamento científico. E também lamentáveis são as conclusões de algumas pessoas ao depararem-se com certas atitudes excessivamente personalistas de cientistas, como o apego a posições de autoridade ou a ideias com pouco suporte empírico: “é só mais uma construção social”, “a ciência não é tão objetiva quanto querem fazer parecer os cientistas”. Nada poderia ser mais falso. Sem dúvida, cientistas podem ser reféns de vieses cognitivos, em certas condições até mais do que pessoas sem treinamento científico. Porém, nenhuma proposta potencialmente “explicativa” é descartada a priori pelo método científico, e não se pode falar em pensamento realmente crítico sem que se reconheça o protagonismo dos fatos.

A noção de “verdade” não encontra lugar em nenhuma concepção moderna da ciência, que na realidade busca a “melhor tomada de decisões” com base nas evidências empíricas, no sentido de atribuição de graus de credibilidade às diferentes propostas teóricas sobre um certo problema. Nesse contexto, atribuir a priori o mesmo nível de credibilidade para qualquer visão/teoria alternativa sobre um tema é simplesmente incorreto. Toda a diversidade de pensamentos/interpretações sobre um problema deve ser estimulada, mas na proporção do suporte que encontrem naquelas evidências, e de modo que tais hipóteses nunca contradigam evidências empíricas bem estabelecidas. Assim, o consenso das comunidades científicas envolvidas no estudo de cada tema em particular é inegavelmente a melhor forma de tomada de decisões, não obstante possíveis equívocos e “vieses sociológicos”.

Indo além, eu afirmo que, ao contrário de construções ideológicas ou religiosas, por exemplo, onde abordagens radicais revelam-se prejudiciais à sociedade, o empreendimento científico torna-se cada vez mais efetivo à medida que os princípios fundamentais da busca do conhecimento baseado em evidências são postos em prática com maior rigor. Críticas ingênuas à ciência, que afetam a credibilidade dessa visão de mundo junto à opinião pública ao reforçar os vieses cognitivos de confirmação de posicionamentos prévios a despeito de evidências, não apenas minam o próprio desenvolvimento científico mas também abalam os pilares das democracias modernas, como vem sendo tristemente ilustrado pelas recentes ondas de populismo político, de todas as nuances ideológicas.

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Filosofísica: “Astronomia nas culturas e educação científica”

Astronomia cultural (AC) envolve tentativas de entendimento e de tradução de como outras culturas, do passado ou do presente, se relacionam com aquilo que no nosso recorte, ocidental, chamamos de céu. AC trata de fatos sociais – sejam socioambientais ou históricos – e lida com etnoconhecimentos. Trago exemplos de trabalhos em AC desenvolvidos por mim no sertão nordestino e por outros colegas em outras partes do Brasil e da Argentina. A denominação dessa área é inadequada, pois, em geral, ela não tem relação com a ciência astronômica. Problematizo a questão da inserção de conteúdos e contextos de astronomia cultural na educação científica da forma como esta tem sido pensada e praticada. Argumento que temos um sério problema na imbricação das visões de mundo, objetivos e métodos de cada uma dessas duas áreas. Comento as implicações de uma releitura do papel da educação científica à luz dos estudos coloniais e descoloniais.

Seminários do Grupo de Óptica: “New physics or simple fiction?”

Time crystals recently attracted the attentions of the world press, when two independent groups in USA announced that they had built such systems in the laboratory. The idea of a time crystal was proposed five years ago by Frank Wilczek, and explores the similarities between space and time. The idea is however controversial, and some theoreticians have denied its existence.

The subject of time crystal is revisited in the present talk, from the point of view of temporal optics. In this context, temporal Fresnel formulae for optical

transmission across the time crystal, and a temporal Bragg’s law for resonant scattering can be established. From this point of view, time crystals can simply be seen as a particular case of time refraction, and are closely related with the so-called dynamical Casimir effect. The related concept of temporal beam-splitters will also be defined.

The controversy associated with time crystals, and recent experimental results in temporal optics will be reviewed. A distinction between internal and external time symmetry breaking will be made. Examples of time crystals probed with photons, as well as with phonons, and possible configurations using ultra-cold atoms and Bose-Einstein condensates will be discussed.

High-Energy Physics Seminars: “Hadrons in a Nonperturbative Continuum Approach”

Nonperturbative Quantum Chromodynamics (QCD) is to this day a challenging issue in many seemingly disconnected fields of particle and hadron phenomenology. Various computational techniques and effective modeling have been developed over the past three decades to compute – making using of as many ingredients of QCD as possible – hadronic amplitudes which are dominated by nonperturbative contributions, e.g. weak decay constants, charge radii, electromagnetic and transition form factors, parton and transverse momentum distribution functions etc. The most popular approaches comprise relativistic quark models, QCD sum rules, AdS/QFT models, whereas Lattice-QCD provides in principle an ab initio machinery to calculate hadronic observables. A particular nonperturbative continuum approach to QCD are Dyson-Schwinger equations to describe confined quarks and gluons and the set of Bethe-Salpeter and Faddeev equations within a chiral symmetry-preserving Poincare-invariant truncation

scheme to compute meson and baryon wave functions, their resonant mass spectrum and electromagnetic as well as electroweak properties. I will discuss the current status and review recent results in this field of nonperturbative QCD with a focus on Jefferson Lab and GSI-FAIR physics.

Seminário do Grupo de Óptica: “Topological Varma superfluid in optical lattices”

In the first part of the talk, I will give an overview of some problems that we have studied, in which cold atoms in optical lattices can be used as a quantum simulator to help us understand the phenomenon of high-Tc superconductivity. These include the generation of a pi-flux phase [1,2], p-wave superfluidity in higher bands [3], the realization of eta pairing [4], and the loss of phase coherence in the presence of lattice distortions [5]. Then, I will concentrate on topological states of matter, which

are peculiar quantum phases showing different edge and bulk transport properties connected by the bulk-boundary correspondence. While non-interacting fermionic topological insulators are well established by now and have been classified according to a ten-fold scheme, the possible realisation of topological states for bosons has not been much explored yet. Furthermore, the role of interactions is far from being understood. We show that a topological state of matter exclusively driven by interactions may occur in the p-band of a Lieb optical lattice filled with ultracold bosons. The single-particle spectrum of the system displays a remarkable parabolic band-touching point, with both bands exhibiting non-negative curvature. Although the system is neither topological at the single-particle level, nor for the interacting ground state, on-site interactions induce an anomalous Hall effect for the excitations, carrying a non-zero Chern number. Our work introduces an experimentally realistic strategy for the formation of interaction-driven topological states of bosons [6].

[1] A. Hemmerich and C. Morais Smith, Phys. Rev. Lett. 99, 113002 (2007)

[2] Lih-King Lim, C. Morais Smith, Andreas Hemmerich, Phys. Rev. Lett. 100, 130402 (2008)

[3] M. Ölschläger, T. Kock, G. Wirth, A. Ewerbeck, C. Morais Smith, A. Hemmerich, New Journal of Physics 15, 083041 (2013)

[4] M. Di Liberto, C. E. Creffield, G. I. Japaridze, C. Morais Smith Phys. Rev. A 89, 013624 (2014)

[5] M. Di Liberto, T. Comparin, T. Kock, M. Ölschläger, A. Hemmerich, C. Morais Smith, Nature Communications 5, 5735 (2014)

[6] M. Di Liberto, A. Hemmerich, C. Morais Smith, Phys. Rev. Lett. 117, 163001 (2016)

Seminário do CIERMag: “Cryogenic-free HTS magnets for NMR and MRI”

Konstantinos é pesquisador da Universidade de Wellington, na Nova Zelândia, onde trabalha no desenvolvimento de magnetos com supercondutores de alto TC, ou seja, sem uso de hélio líquido, para espectroscopia e imagens. Nesta palestra, falará sobre a tecnologia envolvida e especificamente sobre o magneto de 3T para imagens que está sendo instalado em São Carlos.

Filosofísica: “Interconectando as ciências”

Você acredita que todos os fenômenos naturais serão completamente explicáveis pelas equações matemáticas da física? Já se perguntou em qual domínio das ciências naturais, ou seja, física química ou biologia, é mais pertinente colocar as moléculas de proteína que evoluem com o tempo? Se interessa em saber se existe relação entre a biologia e a história? Fica curioso do porque da criação de tantas novas disciplinas como, por exemplo, psicologia evolutiva e antropologia cognitiva? Se você se interessou por essas questões, não perca a oportunidade de participar da reunião da Filosofísica.

Ali discutiremos a solução proposta para organizar os fenômenos da natureza que inclui: (1) mostrar que alguns objetos da natureza podem e outros não podem participar de eventos deterministas; (2) interligar as ciências por disciplinas de conexão, que usam a linguagem de uma ciência e a lógica de outra; (3) apresentar formas alternativas de explicação para fenômenos complexos não deterministas, que implicam em validações probabilísticas ou qualitativas.

A biologia será usada como exemplo de ciência histórico-adaptativa, mais próxima das ciências sociais que da física e química, enquanto que a bioquímica ilustrará uma disciplina de conexão, que usa a linguagem da química, mas que se conforma aos princípios organizadores da biologia.