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Resumo: The recent observations of gravitational waves emitted by coalescences of binary compact objects like black holes and neutron stars marked the dawning of gravitational wave astronomy as a new science.  Beyond the immediate and tremendous impact in Astrophysics and Cosmology, the consequences that the opening of this new observational window has on fundamental physics will be highlighted. In particular field theory methods, historically developed within the framework of quantum amplitude computations applied to particle physics, turned out to be useful to analytically model the dynamics of binary system, and they will be even more important to maximize the physics output of detections in the near future when more accurate observations of gravitational waves will be available.

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Resumo: Nesse Colóquio, o professor pretende apresentar os conceitos e ferramentas envolvidos na questão da Contextualidade, uma das principais características não-clássicas presentes na Teoria Quântica. Sua versão mais conhecida é a Não-Localidade, no sentido de Bell, que também será introduzida. Ao longo da última década, grafos e outros objetos matemáticos ganharam destaque nessas teorias. O professor apresentará um pouco da sua utilização, bem como apontará para alguns aspectos interessantes no mundo intermediário entre a Contextualidade pura e a Não-Localidade de Bell estrita.

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Resumo: O conceito de quebra espontânea de simetria e de parâmetro de ordem local é sem dúvida  muito importante para entendermos as fases de sistemas de muitos corpos. Em 2016 o prêmio Nobel foi concedido aos pioneiros no estudo de fases da matéria que não se encaixam neste paradigma pois não são o resultado de quebra de simetria e não possuem parâmetros de ordem locais. Vamos nos concentrar em um tipo particular de fases chamadas de fases topológicas da matéria. Trata-se de sistemas quânticos de muitos corpos com vácuo degenerado formado por estados altamente emaranhados e que possuem anyons (excitações com estatística fracionária). Muito se sabe sobre estes sistemas em (2+1)d. Neste caso, ferramentas usuais como as teorias de gauge (física) e categorias (matemática) são suficientes e fornecem uma visão bastante completa do fenômeno. Já em (3+1)d isso não é verdade. Pesquisas recentes evidenciam a necessidade de  adicionarmos objetos matemáticos mais gerais tais como n-categorias, n-grupos (matemática) e teorias de gauge com n-grupos (física) para entendermos as fases topológicas em (3+1)d.  Este é na verdade apenas um passo na exploração das fases topológicas em (3+1)d. Ao contrário do que ocorre em (2+1)d, estamos muito longe de uma classificação destas fases. Atém disso, nesta dimensão surgem novas fases que vão além do caso topológico, como por exemplo as fases que possuem fractons.  Neste colóquio pretendemos abordar estes tópicos de forma intuitiva através de exemplos simples.

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Resumo: O modelo padrão da cosmologia é baseado em uma série de proposições sobre como as épocas inicial, intermediária e tardia do Universo se comportam. Em particular, ele prevê que a energia escura e a matéria escura atualmente permeiam o cosmos. Compreender as propriedades do setor escuro é, provavelmente, o maior desafio da física teórica. Há, no entanto, uma ampla suposição na cosmologia de que o Universo em seus estágios iniciais é totalmente compreendido e que as discrepâncias entre o modelo padrão da cosmologia e os dados atuais sugerem propriedades distintas de energia escura. Incertezas sobre a validade desta hipótese não são normalmente levadas em conta ao prever recursos de pesquisa, embora nossas investigações possam ser ofuscadas se o Universo intermediário e inicial se comportou de forma anormal. Neste colóquio, proponho um programa para investigar a energia escura e aspectos anteriores do nosso Universo simultaneamente, por meio de missões espaciais na década de 2020 em combinação com observatórios baseados em terra. Este programa ajudará a orientar a estratégia para as futuras supernovas de Rubin e Roman e levantamentos de lentes fracas. Minhas investigações sobre como as propriedades do Universo inicial e intermediário afetam as inferências sobre a energia escura (e vice-versa) também apoiarão a compreensão da comunidade de como as missões futuras podem ser empregadas para testar algumas das hipóteses centrais do modelo padrão de cosmologia.