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Da Assessoria de Comunicação do Instituto de Física da USP:

Ao olhar para o céu, desde os primórdios, o homem se pergunta sobre a origem de todas as coisas. 

No capítulo III do famoso livro "Confissões", Agostinho de Hipona (Santo Agostinho), um dos grandes teóricos e ícones da Igreja Católica vai se perguntar "Onde está Deus?". Suas inquietações o levam a afirmar que a Divindade estava presente em todas as coisas, tanto nas maiores, como nas menores. 

Na dita Antiguidade Clássica, o grande pensador grego Heráclito de Éfeso, que viveu por volta do ano 500, a.C, vai falar de um Logos (razão-discurso), que  reunirá as tensões dos opostos em uma ideia de unidade fundamental. Essa noção de unidade fundamental, subjacente à multiplicidade aparente das coisas, vai ser fundamental nos séculos seguintes para a construção de um pensamento científico.

No Observatório Europeu Austral (ESO), no Chile, Bruno Dias, um astrônomo brasileiro, ex-aluno do IFUSP, mira o telescópio para o céu também com grandes expectativas de encontrar explicações para algumas das inquietações que nos afligem desde os primórdios.  

Abaixo, uma entrevista concedida por Bruno por e-mail diretamente do observatório, no Chile:

Bruno Moreira de Souza Dias (Bruno Dias)

Onde (local) você se criou? Onde estudou antes de entrar na USP? Conte um pouco sobre sua família, que formação tem/tinham seus pais? Fale um pouco sobre sua origem, formação inicial, etc.

R: Sou de São José dos Campos e estudei no colégio Olavo Bilac/Ayres de Moura, concluindo os estudos em 2003. Minha mãe é pedagoga aposentada e meu pai é empresário no ramo de confeitaria e buffet. Meus pais sempre priorizaram uma boa educação para mim e meus dois irmãos. Fizeram sacrifícios para pagar um bom colégio e os filhos conseguimos bolsa de estudos. Participei de olimpíadas de matemática, física e astronomia, e de clubes de ciência, ganhando medalhas a nível regional e nacional além de representar o Brasil no exterior. Minha cidade natal é polo científico e tecnológico, contando com o ITA e INPE, os quais tive a oportunidade de conhecer em detalhes naquela época. A formação sólida e as oportunidades que tive com o apoio da minha família foram os pilares da minha carreira de pesquisador, que começou em 2004 no Instituto de Física (IF) da Universidade de São Paulo (USP).

Como foi a decisão de prestar vestibular para USP? Por que Física?

R: Como muitos adolescentes que passam pela pressão de decidir sua vida com 18 anos ou menos, tive inúmeras conversas, discussões e aconselhamentos com minha família, professores e orientação vocacional. As opções estavam entre administração, engenharia e física/astronomia. Administração e engenharia foram opções baseadas nas minhas habilidades, mas eu não seria tão feliz seguindo esse caminho. Meu anseio por conhecimento da natureza e do Universo falou mais alto e decidi transformá-lo em carreira acadêmica. Desde o começo meu interesse era em Astrofísica, o que em 2004 significava fazer bacharelado em Física com habilitação em Astronomia. Durante o bacharelado em Física dediquei-me a projetos teóricos em relatividade restrita e também em física experimental e só tive mais certeza de que meu caminho era a Astrofísica, e então comecei a desenvolver projetos em 2005.

Como / por que foi a decisão / oportunidade de completar seus estudos no exterior? O que e onde você estudou? Há quanto tempo está no (país, local atual)?

R: Meu projeto de doutorado com a prof. Beatriz Barbuy, do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) envolvia uma colaboração direta com o astrônomo Ivo Saviane do Observatório Europeu Austral (ESO, na sigla em inglês), no Chile. Apareceu a oportunidade de estágio de doutorado no ESO-Chile por um ano. Durante 2012 e 2013 trabalhei no ESO com meu projeto de doutorado, conheci muitos astrônomos e muitas portas foram abertas. Terminei o doutorado em 2014 com tese premiada pelo IAG e pela USP. Fiz um primeiro pós-doutorado na Universidade de Durham, na Inglaterra, no grupo do prof. Ray Sharples, líder do instrumento KMOS instalado nos telescópios do ESO. Novamente o ESO cruzou meu caminho e vi que as portas que abri antes deram resultados. Hoje sou fellow do ESO e lidero meus projetos de pesquisa, além de ser astrônomo de suporte dos telescópios terrestres mais poderosos do mundo.

No contexto dos seus estudos/trabalho no (local onde estuda/trabalha) como você avalia a formação obtida no IFUSP?

R: Se o colégio foi o pilar para decidir minha carreira, o bacharelado no IFUSP foi a base para construir minha carreira. Todo astrofísico é um físico por formação, especializado em temas de astronomia. Eu não poderia ter seguido adiante com a pós-graduação e pós-doutorado sem a física. Em particular, alguns conhecimentos específicos da graduação que aplico no meu trabalho atual direta ou indiretamente são: óptica, mecânica quântica, termodinâmica, eletromagnetismo, métodos de física experimental, além de estatística, programação, astrofísica estelar, galáctica e extragaláctica.

Quais são os principais temas de pesquisas/estudos que você está realizando atualmente? Onde?

R: Minha linha de pesquisa é sobre populações estelares e arqueologia galáctica. Em particular, estudo aglomerados de estrelas, que funcionam como fósseis para reconstruir a história da evolução química e dinâmica das galáxias às quais pertencem. No momento estou focado nos aglomerados da Via Láctea e das Nuvens de Magalhães. Existem dois cenários para a evolução dinâmica das Nuvens de Magalhães: o clássico diz que essas duas galáxias orbitam a Via Láctea e que as forças de maré entre as três galáxias foram responsáveis por formar as estruturas de gás e estrelas nas periferias das Nuvens. Um cenário moderno diz que as Nuvens estão em seu primeiro encontro com a Via Láctea e apenas as interações de maré entre as duas Nuvens é suficiente para criar as estruturas de gás e estrelas. Eu estudo os aglomerados de estrelas das Nuvens e com eles traço a composição química e construo um mapa 3D de sua distribuição tudo isso em função do tempo, o que torna possível mostrar a evolução dos efeitos das forças de maré. Esse projeto recebe o nome de VISCACHA e usamos o telescópio SOAR, fruto da parceria do CNPq com os americanos NOAO, UNC e MSU.

Há colaboração entre a instituição em que está atuando e a USP? Se sim, por favor, descreva.

R: Individualmente há muitos cientistas da USP e do ESO que desenvolvem colaborações em diversas áreas da Astrofísica. Em termos de projetos tecnológicos, o espectrógrafo CUBES é uma parceria entre ESO, IAG/USP e LNA/MCTIC. Este instrumento deveria ser instalado em um dos telescópios de 8.2m do observatório Paranal do ESO, no Chile. Este projeto é parte do acordo assinado entre Brasil e ESO em 2010 no qual o Brasil se tornaria o 16o país membro. O contrato foi aprovado pelo congresso e senado e aguarda ratificação do presidente da República.

Quais são os seus projetos para 2018? E na área em que você atua quais são as inovações que você consegue antever?

R: Em 2018 continuo a fellowship do ESO desenvolvendo meus projetos científicos e servindo a comunidade científica operando os telescópios do observatório Paranal. Em termos de inovação, sou um dos responsáveis por atualizar a linguagem de programação usada nos telescópios do Paranal para python. Os telescópios estão em operação há 20 anos, e apesar de haver manutenção diária e atualização dos sistemas e componentes usados, a base dos softwares e scripts usados nas operações ficariam obsoletos em alguns anos mais. Python é usado na NASA, será usado no maior telescópio do mundo (ELT) em construção pelo ESO, e muitos cientistas usam e desenvolvem ferramentas nessa linguagem. Esse movimento de inovação pertence a um contexto maior: os telescópios modernos produzirão terabytes de dados por noite e os desafios são armazenar, transferir e processar. É importante estar atualizado em programação para trabalhar de modo mais eficiente nessa nova era do big data.

Avaliando a sua experiência quais são as vantagens e desvantagens de trabalhar e realizar pesquisas no exterior?

R: No caso específico da Astrofísica, é crucial manter colaborações científicas internacionais e ganhar visibilidade e prestígio por trabalhos feitos rigorosamente e com impacto. Além disso, os telescópios atuais custam muito e são possíveis graças às colaborações intergovernamentais. Trabalhar no exterior abre portas tanto individualmente quanto para o Brasil. A desvantagem de trabalhar no exterior é pessoal, em outras palavras, a distância da família e amigos.

Pretende voltar para o Brasil? Por quê?

R: Como disse acima, minha presença no exterior abre portas e fortalece a carreira. Meu próximo passo é buscar uma posição permanente como pesquisador em uma universidade ou observatório. Se o Brasil oferecer um bom contrato eu voltaria. No momento mantenho colaborações com pesquisadores da USP e de várias outras universidades brasileiras e ofereço oportunidades para seus estudantes trabalharem comigo no exterior, ganhando experiência e abrindo portas.

Da Assessoria de Comunicação do Instituto de Física da USP:

Trabalho resultante de colaboração firmada entre as Universidades de São Paulo e de Princeton é destacado pelo American Institute of Physics

Artigo liderado por ex-aluno de doutoramento do IFUSP promove entendimento inédito sobre instabilidades que colocam em risco o funcionamento de futuros reatores a fusão nuclear. A descoberta foi recentemente comprovada através de experimentos específicos realizados na maior máquina tokamak dos EUA.

Entre as várias aplicações da Física de Plasmas, destaca-se a pesquisa que visa a viabilidade do uso da fusão termonuclear controlada como uma futura fonte de energia limpa e praticamente ilimitada. Encontra-se em construção no sul da França o experimento ITER, formado por um consórcio internacional e atualmente orçado em cerca de 20 bilhões de euros. O empreendimento ITER, cuja configuração toroidal é conhecida como tokamak, recentemente alcançou a marca de metade de sua construção concluída.

O confinamento de íons rápidos (íons com energias muito maiores que a energia térmica) é considerado um dos pontos cruciais para que o ITER alcance o breakeven (quando a energia gerada pelas reações de fusão consegue compensar a energia necessária para se aquecer o plasma) e, com isso, mostrar a viabilidade científica de reatores a fusão nuclear.

Plasmas são formados por partículas carregadas eletricamente e, por isso, respondem aos estímulos eletromagnéticos. A combinação entre seu comportamento como um fluido e de sua resposta a campos magnéticos aplicados rende ao plasma um modo próprio de oscilação conhecido como modo de Alfvén. Este modo, ou onda, foi previsto em 1942 e rendeu a Hannes Alfvén, o Prêmio Nobel de Física de 1970. As ondas de Alfvén podem interagir ressonantemente com os íons rápidos (através do mecanismo conhecido como amortecimento de Landau) de maneira instável e gerar a indesejável ejeção dessas partículas para fora do plasma, o que compromete a continuidade das reações de fusão nuclear. A forma pela qual os íons rápidos são tipicamente ejetados, de maneira difusiva ou convectiva, é diretamente relacionada à forma espectral de oscilação das ondas de Alfvén (tipicamente com frequência quase-estacionária ou com frequência variando rapidamente, num processo chamado chirping, respectivamente).

O controle e, consequentemente, a mitigação da amplitude de tais instabilidades é uma das principais pautas de pesquisa associadas ao experimento ITER. Caso a perda de partículas seja substancial, o funcionamento do reator fica altamente comprometido. Apesar de haver um entendimento teórico genérico de que a evolução dessas ondas está relacionada à capacidade de se manter “pacotes” coerentes de partículas ressonantes no plasma, nunca existiu entendimento em relação aos fatores-chave que determinam a natureza da evolução das ondas em experimentos reais de tokamaks. O mecanismo que afeta a transição de ondas de Alfvén entre as duas respostas espectrais típicas foi recentemente identificado dentro da colaboração “Unveiling Efficient Ways to Relax the Energetic Particle Profiles due to Alfvenic Eigenmodes in Burning Plasmas”, liderada pelo Prof. Ricardo Galvão, do Laboratório de Física de Plasmas da USP, e pelo Dr. Nikolai Gorelenkov, do Laboratório de Física de Plasmas de Princeton.

Os pesquisadores, utilizando teoria e simulações computacionais, predisseram que a turbulência que afeta a dinâmica dos íons rápidos (normalmente não contabilizada em estudos da área) seria o fator-chave para o comportamento das ondas de Alfvén. A comparação com os dados experimentais disponíveis até então mostrou que esta seria uma explicação condizente com as observações. Interessados em testar a fundo a predição reportada no artigo publicado na revista Physics of Plasmas, pesquisadores do maior tokamak dos EUA, o DIII-D, propuseram e realizaram experimentos específicos em que puderam variar os níveis de turbulência do plasma.

Os resultados mostraram que as oscilações em forma de chirping são comuns em descargas com baixa turbulência e raras em condições de alta turbulência, em consonância com o modelo proposto pelo Dr. Vinícius Duarte em sua tese de doutoramento. Verificou-se, portanto, que de fato a turbulência é mediadora da natureza espectral das ondas. A descoberta permitirá antecipar os cenários esperados para o ITER, além de direcionar esforços de modelagem específicos de tais cenários.

Referências:

Scilight do American Institute of Physics: http://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.5018736

Artigo: http://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.5007811

Contatos:

Vinícius N. Duarte – E-mail: vduarte@pppl.gov

Ricardo M. O. Galvão – E-mail: rgalvao@if.usp.br

A pesquisa aqui reportada ocorreu dentro da colaboração USP-Princeton “Unveiling Efficient Ways to Relax the Energetic Particle Profiles due to Alfvenic Eigenmodes in Burning Plasmas” e recebeu apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), através dos processos 2012/22830-2 e 2014/03289-4, e do Departamento de Energia dos EUA, através dos contratos DE-AC02-09CH11466 e DE-FC02-04ER54698.

 Disciplina optativa do curso de Bacharelado em Física "Ciência e Tecnologia do Vácuo", para o 1º semestre de 2018

Serão abertas 05 vagas para alunos interessados em cursar a disciplina como alunos especiais

As inscrições para alunos especiais serão abertas no período de 16 a 19/01/2018

Mais informações sobre o processo de matrícula:

http://portal.if.usp.br/salunos/pt-br/aluno-especial

Sobre a disciplina:

https://uspdigital.usp.br/jupiterweb/obterTurma?sgldis=4300323

A disciplina optativa “Ciência e Tecnologia do Vácuo no IFUSP”, foi a primeira disciplina para o ensino dessa tecnologia a ser implantada no Brasil há mais de 30 anos. A Tecnologia do Vácuo é ferramenta básica em várias áreas da Física Experimental e em vários setores da Indústria. No Brasil, existem aproximadamente 3000 indústrias que utilizam essa tecnologia.

A descoberta dos raios-X, do elétron e de inúmeras partículas elementares ocorreram a partir de experimentos em vácuo. Esses estudos são realizados até hoje em grandes aceleradores de partículas, que utilizam tecnologia de ponta para mantê-los num regime de ultra-alto vácuo. Todos os processos para a fabricação de transístores, que deram origem aos circuitos integrados e à microeletrônica, dependem fortemente dessa tecnologia. Essa tecnologia é utilizada também em pesquisas de novos materiais, no estudo de superfícies, na tecnologia espacial, física de plasma, aceleradores de partículas, tubos de raios-X, tubos de raios laser, válvulas eletrônicas, filmes finos, metalização, fornos a vácuo para produção de metais especiais, etc.

A disciplina optativa Ciência e Tecnologia do Vácuo será oferecida no IFUSP no primeiro semestre de 2018, sendo recomendada aos alunos dos últimos dois anos do curso que estejam interessados em Física Experimental ou em obterem uma iniciação profissional nessa tecnologia. No próximo semestre serão oferecidas 20 vagas para alunos regulares e 05 vagas para alunos especiais. A disciplina consta de duas aulas teóricas semanais e uma atividade experimental de quatro horas a cada 15 dias, totalizando 6 créditos. Nesta disciplina, são apresentados os conceitos da teoria cinética dos gases, necessários para o estudo de vácuo, assim como conceitos de velocidade de bombeamento, escoamento de gases nos diferentes regimes, bem como cálculo e conceito de condutâncias para projetos de sistemas de vácuo. São discutidos sistemas de vácuo, medidores de pressão, bombas de vácuo, componentes, vazamentos reais e virtuais, materiais e fontes de gases associadas com seus respectivos modelos, tais como: gás do volume, desorpção térmica, difusão, permeação, vaporização, backstreaming, etc.

As aulas teóricas são complementadas através da realização de experimentos específicos, vitais para a interação dos alunos com sistemas de vácuo, bem como para o aprendizado de tomada de atitudes durante o processo de escoamento de gases nos diferentes regimes. As atividades práticas são divididas em três ciclos de experimentos. No primeiro ciclo são estudados medidores de pressão: pré-vácuo e alto-vácuo. No segundo ciclo são feitas medições de velocidade de bombeamento e condutâncias de tubos. Nesta etapa, é dada uma atenção especial na metrologia das medidas das velocidades de bombeamento. No terceiro ciclo de experimentos é estudada a detecção de vazamentos reais e virtuais, com o auxílio de detectores de vazamentos, e são apresentadas também técnicas de produção de filmes finos.

Para maiores informações, consulte as páginas:

http://portal.if.usp.br/tecvac/

https://edisciplinas.usp.br/course/view.php?id=11981

Contato:

Prof. Nilberto H. Medina – E-mail: medina@if.usp.br

Da Assessoria de Comunicação do Instituto de Física da USP:

Foto: Divulgação

Legenda: Prof. Mikiya Muramatsu apresentando experimentos do projeto Arte & Ciência no Parque para professoras da Escola Estadual Geraldo Justiniano de Rezende Silva, em Suzano – SP.

DEMONSTRAÇÕES NO PARQUE

“Brincando com a luz: sombras coloridas, arco-íris e laser”

Os espaços de educação não formal ajudam na compreensão do mundo da ciência e da cultura em geral, além de complementar os conteúdos do currículo escolar.

No próximo dia 28 de outubro, sábado, às 10h30, o professor Mikiya Muramatsu, docente associado sênior do Instituto de Física da USP e coordenador do projeto Arte & Ciência no Parque, vai ministrar uma palestra e fará demonstrações no Parque da Água Branca, no Auditório Paulinho Nogueira, em frente à arena.

Para o professor Mikiya, “as ações de divulgação científica realizadas em parques, praças ou feiras de ciências têm dois vértices que são muito importantes: o primeiro deles é o de garantir direitos, como o do acesso ao conhecimento e aos bens culturais produzidos pela humanidade e, nesse sentido, é fundamental que projetos de extensão universitária reflitam as pesquisas desenvolvidas e difundam temas atuais e de interesse da sociedade ajudando com isso a melhorar o nível cultural e reforçando assim a política de inclusão social, que é um dos grandes desafios do nosso país e, o outro aspecto, é que a divulgação científica deve feita de forma lúdica e atraente”.

Ele conta que o projeto Arte & Ciência no Parque foi concebido com o objetivo de difundir a ciência para um público que normalmente não tem acesso ao conhecimento dito científico, mas que o utiliza diariamente em suas vidas. Para o professor Mikiya, “quando o público toma contato com os experimentos apresentados, ele participa ativamente das atividades e assim passa a identificar a ciência e a tecnologia como parte do seu cotidiano e isso possibilita uma relação mais íntima com o conhecimento”.

Desde 2011, o projeto Arte & Ciência tem se apresentado nos parques de São Paulo, em diversas escolas públicas, nas praças, feiras e em congressos científicos mostrando a ciência e a tecnologia através de uma abordagem lúdica e interativa.

O professor Mikiya faz um convite à população paulistana para que, na manhã do dia 28.10, possa trazer seus filhos para acompanhar a apresentação “tomara que seja um dia bem ensolarado e agradável, pois é preciso estimular desde cedo o contato das crianças com o universo da ciência e isso pode ser feito em espaços de educação não formal, como o Parque da Água Branca. Além de permitir que elas tomem gosto pelo conhecimento, esse tipo de atividade pode ajudar a entender as transformações tecnológicas que as cercam”.   

Foto: Divulgação

Legenda: monitores do projeto Arte & Ciência no Parque fazendo demonstrações de experimentos científicos para os alunos e também para a comunidade do entorno da Escola Estadual Geraldo Justiniano de Rezende Silva, em Suzano – SP.

SERVIÇO:

Demonstrações no Parque “Brincando com a luz: sombras coloridas, arco-íris e laser”.

Dia: 28 de outubro, sábado, 10h30.

Local: Parque da Água Branca

Av. Francisco Matarazzo, nº. 455 – Auditório Paulinho Nogueira, em frente à arena.

Atividade gratuita, aberta a todas as pessoas de todas as idades.

Inscrições pelo site: http://portal.if.usp.br/extensao/