Física Nuclear

Airton Deppman
A linha de pesquisa principal se concentra na área de Física Nuclear em energias intermediárias e altas (de 40 MeV a 15 TeV). Essas atividades são realizadas no Brasil, em colaboração com pesquisadores do Rio de Janeiro-RJ e de Ilhéus-Ba, e na Suiça, através da colaboração ALICE, no Large Hadron Collider (LHC). A ferramenta principal, nos dois casos, são códigos computacionais que usam o método de Monte Carlo para simular processos físicos.
No Brasil, desenvolvemos o código CRISP, que simula reações nucleares induzidas por fótons (reais ou virtuais) ou barions (protons ou neutrons) nas faixas de energia citadas acima. Aqui, tanto os fundamentos básicos da Física Nuclear e de Partículas são estudados, quanto aplicações em Física de Reatores e Física Médica são exploradas.
No LHC, colaboramos com o desenvolvimento de métodos de análise e identificação de partículas, com análise de dados e estudo de modelos para explicar os fenômenos observados. O objetivo principal é estudar o plasma de quarks e gluons, estado da matéria formado nas colisões entre íons pesados ultra-relativísticos.
Além dessas duas linhas principais, também desenvolvemos outras pesquisas onde a Física Nuclear ou o Método de Monte Carlo podem ser aplicados. Atualmente estudamos o comportamento de moléculas de RNA que evoluem sob diferentes condições, observando o fluxo de informação para dentro do sistema durante esse processo evolutivo.


Alexandre Alarcon do Passo Suaide
Realizo pesquisas na área de colisões com núcleos pesados em energias relativísticas, que permitem o estudo da matéria em condições extremas de temperatura, na qual matéria nuclear normal (hádrons em geral, como prótons e nêutrons) passa por uma transição de fase para um estado onde quarks e glúons, constituintes dos hádrons, encontram-se desconfinados. Este estado é chamado de plasma de quarks e glúons e acredita-se ser o estado no qual o Universo encontrava-se poucos micro-segundos após o Big-Bang. Em especial estudo aspectos deste plasma envolvendo a produção de jatos de partículas e quarks pesados (charm e bottom) e consequente interação deles com este plasma. Estes estudos são realizados através do experimento STAR no RHIC (Relativistic Heavy-Ion Collider), localizado no Laboratório Nacional de Brookhaven, EUA, e do experimento ALICE no LHC (Large Hadron Collider), localizado no CERN, Suíça. Além disso desenvolvo pesquisas nas áreas de instrumentação nuclear voltada a experimentos de altas energias e computação distribuída (GRID).


Alinka Lépine

  1. Estudo de  propriedades de núcleos exóticos leves, realizando experimentos no Laboratório Aberto de Física Nuclear do IFUSP, usando feixes radiativos, 6He, 8Li, 7Be etc, fornecidos pelo duplo solenóide supercondutor RIBRAS.
  2. Estudo de mecanismos de reação com projeteis radioativos:  o espalhamento elástico, inelástico, reações de transferência, dissociação nuclear na reação.
  3. Reações de interesse astrofísico, usando feixes radioativos do RIBRAS.  
  4. Instrumentação: Instalação de detectores de strips e eletrônica associada de muitos canais. Colaborações internacionais  com as universidades espanholas de Sevilla e Santiago de Compostella e com a Universidade Livre de Bruxelas.

Link para a pagina do grupo: http://web.if.usp.br/diretas/.


Antonio Fernando Ribeiro de Toledo Piza
Física Nuclear Teórica, em particular, Estrutura Nuclear - métodos para tratamento de efeitos coletivos; estrutura nuclear através de provas eletromagnéticas; correlações em núcleos. Reações Nucleares - aplicações a espectroscopia nuclear. Tratamento de modos coletivos em colisões nucleares.


Celso Luiz Lima
Estrutura nuclear: modelos coletivos, microscopia de modelos bosônicos; estados de altos spins; descrição microscópica de ressonâncias gigantes.


Edilson Crema
O estudo de reações nucleares em baixas energias de bombardeio tem apresentado enormes progressos experimentais e teóricos nos últimos anos. A fusão nuclear em baixas energias, processo responsável pela formação de todos os elementos do Universo, se dá pelo tunelamento quântico de uma barreira de potencial e é extremamente sensível a todos os detalhes envolvidos no processo, tais como as estruturas nucleares dos núcleos que se fundem. Por outro lado, os dados experimentais sobre todos os mecanismos de reação que estamos obtendo em São Paulo nos últimos anos são de excelente qualidade e permitem que sobre eles sejam realizadas operações matemáticas que atuam com filtros para deles extrair detalhes que até agora não foram percebidos. Essas técnicas, chamadas de distribuições de barreiras, são também extremamente sensíveis e têm fornecido informações muito importantes sobre a estrutura dos núcleos e sobre o processo de interferência quântica entre os diferentes canais de reação (espalhamento elástico, espalhamentos inelásticos e transferências de poucos nucleons). Assim, associando a grande sensibilidade do processo de tunelamento quântico à grande sensibilidade das distribuições de barreiras estamos compreendendo melhor o processo de fusão em baixas energias e a estrutura nuclear. De particular importância é o estudo de reações com feixes fracamente ligados estáveis (6,7Li e 9Be) e radioativos (6He, 8Li, etc, os quais são produzidos no Instituto de Física da USP pelo sistema RIBRAS) pois elas são importantes no processo de formação dos elementos pesados nas estrelas.Nosso projeto de pesquisa abarca esses assuntos tanto do ponto de vista experimental quanto teórico.


Emerson José Veloso de Passos
Teoria de muitos corpos. Propriedades de gases atômicos ultra frios. Condensação de Bose-Einstein. Condensados em redes ópticas. Extensão teorias de campo médio para incluir efeitos da temperatura e da depleção nas propriedades dos condensados.


Emi Márcia Takagui
Estudos sobre a estrutura do núcleo atômico em condições extremas e sobre interações entre íons 'leves' e 'pesados' a baixas energias, energias intermediárias e energias ultra-relativísticas (Projeto PHENIX). Desenvolvimento de instrumentação de ponta para radiações de alta energia: calorímetros (Projeto ATLAS); câmaras multifilares a gás para 'tracking' de partículas (Projeto PHENIX). 


Hideaki Miyake

  1. Estrutura nuclear.
  2. Pesquisa de aglomerados alfa em núcleos de massas intermediárias e meio pesadas.
  3. Espectroscopia em sistemas nucleares de poucos corpos.



João Dias de Toledo Arruda Neto

  1. Reações nucleares induzidas pela radiação real e virtual: desintegração, óptica nuclear, efeitos coletivos, e graus de liberdade nucleônicos e subnucleônicos.
  2. Fissão Nuclear: efeitos quânticos nas barreiras de fissão, fissão isomérica, e espectroscopia de segundo e terceiro poços.
  3. Reações nucleares induzidas por PRÓTONS com energias intermediárias e altas: ênfase em núcleos de interesse biológico (C, H, O, N e P), aplicações em planejamento e execução de irradiação de tumores (prótonterapia de câncer), e simulações da ação de raios cósmicos em seres vivos (ref. a projeto associado à "Mars Manned Mission" da NASA).
  4. Aplicações de técnicas nucleares a estudos de interação da radiação com a matéria biológica, nas escalas macroscópica, microscópica, mesoscópica (citoplasma celular) e nanoscópica (DNA).
  5. Estudos teóricos (desenvolvimento de modelos) e experimentais (com aceleradores e reatores nucleares) dos mecanismos de dano e reparo em DNA plasmidial, genômico, nuclear, e celular, inuzido por interação com radiações ionizantes de alto e baixo LET.
  6. Aplicação de técnicas nucleares a estudos de contaminação ambiental por radionuclídeos e metais pesados: cadeia alimentar e mananciais de água.



Jorge José Leite Noronha Junior
Meu interesse em física teórica é bem geral e até agora já trabalhei em vários tópicos em física das partículas elementares, teoria de campos à temperatura e densidade finitas, teoria de cordas, física de hádrons, astrofísica, e dinâmica de fluidos relativísticos. Atualmente, estou interessado em teorias de cordas e suas aplicações (via a dualidade AdS/CFT) na física de sistemas fortemente correlacionados encontrados em física nuclear (como por exemplo o plasma de quarks e glúons formado em colisões de íons ultrarelativísticos), física de partículas, e na física da matéria condensada.


José Roberto Brandão de Oliveira
Estudo da estrutura nuclear e mecanismo de reações com íons pesados através de técnicas de espectroscopia gama com detectores de alta resolução no acelerador de partículas Pelletron do IFUSP. Desenvolvimento de instrumentação para física nuclear. 
Link para a página pessoal: http://www.dfn.if.usp.br/~zero.


Kelly Cristina Cezaretto Pires
O núcleo atômico consiste em um sistema de muitos corpos formado por prótons e nêutrons unidos pela interação forte. Os núcleos estáveis leves se caracterizam por possuir uma certa proporção entre o número de prótons e nêutrons de tal maneira que, ao representá-los em um diagrama de Z (prótons) versus N (nêutrons), eles se concentram na faixa N ~ Z, conhecida como vale de estabilidade. Na medida em que nos afastamos da linha de estabilidade, encontramos os núcleos denominados exóticos, que se caracterizam por um excesso do número de prótons ou nêutrons em relação aos isótopos estáveis. Os núcleos fora da linha de estabilidade, possuem propriedades muito diferentes daquelas dos núcleos estáveis, em alguns casos com a formação de halos de nêutrons ou prótons que se estendem a grandes distâncias.
Estudamos as propriedasdes desses núcleos no Laboratório Pelletron do Instituto de Física da Universidade de São Paulo, através do sistema RIBRAS, atualmente o único equipamento da América Latina que possibilita estudos com feixes de núcleos exóticos.


Leandro Romero Gasques
Nos últimos anos, tenho trabalhado na área de Reações Nucleares envolvendo íons pesados utilizando principalmente o acelerador Pelletron instalado no IF. Meus principais interesses se concentram no entendimento dos mecanismos de reações envolvendo íons pesados e no estudo de reações com ênfase em astrofísica. Atualmente, colaboro com vários grupos do Laboratório Aberto de Física Nuclear (LAFN) da USP, bem como com pesquisadores do Laboratório CIRCE na Itália.
Em relação ao desenvolvimento de instrumentação para física nuclear, existe uma proposta para a construção de um alvo gasoso sem janelas que será instalado em uma das canalizações do LAFN. O objetivo é estudar a reação, uma das mais importantes reações no campo da astrofísica nuclear, 12C (a, g) 160, em energias entre 5 e 10 MeV. Esse projeto conta com a colaboração do Grupo ERNA (European Recoil Mass Separator for Nuclear Astrophysics).
Estudantes interessados em desenvolver trabalhos de mestrado e doutorado podem me contatar por e-mail.


Luiz Carlos Chamon
Tenho realizado pesquisas na área de reações nucleares entre íons pesados, tanto no campo teórico como no experimental. Nosso grupo de pesquisa tem realizado experiências no Laboratório Pelletron, IFUSP, mendindo espalhamento elástico, inelástico, reações de transferência e fusão nuclear entre íons pesados. Do lado teórico, procuramos desenvolver modelos para o potencial de interação e também para a dinâmica da reação. O potencial de São Paulo, um modelo teórico para a interação nuclear, foi totalmente proposto por nosso grupo de pesquisa, sendo atualmente um modelo amplamente utilizado, por vários outros grupos de pesquisas, nas análises de reações nucleares. Atualmente, estou estendendo o uso do potencial de São Paulo em cálculos de estrutura nuclear, bem como em colisões nucleon-nucleon.


Mahir Saleh Hussein

  1. Teoria de reações nucleares.
  2. Física de nucleos ricos em neutrons.
  3. Caos quântico e aplicação para Física Nuclear.
  4. Astrofísica Nuclear.
  5. Teoria de aceleradores movidos à laser. 


Marcelo Gameiro Munhoz
Estudo de colisões entre núcleos pesados a energias relativísticas. Essas colisões permitem o estudo da matéria nuclear em condições extremas de temperatura e pressão. A Teoria da Cromodinâmica Quântica (QCD) prevê que nessas condições, a matéria passa por uma transição de fase para um estado da matéria denominado Plasma de Quarks e Gluons (/Quark-Gluon Plasma/, QGP). Em tal estado, os constituintes elementares da matéria nuclear, os quarks e gluons, não estariam mais confinados em hádrons, formando um plasma de partículas livres que, segundo a teoria do Big-Bang, corresponderia à matéria que teria constituído o Universo nos instantes iniciais da sua formação. O estudo da formação e das propriedades do QGP podem trazer informações importantes sobre a interação forte sentida entre os quarks, além de poder ter consequências no estudo da evolução do Universo. Meu interesse se concentra no estudo da produção de quarks estranhos e pesados (charme e bottom) e sua interação com o plasma e no estudo do espalhamento "duro" de partons no QGP. Esses estudos são realizados através de duas colaborações internacionais: o experimento STAR (Solenoidal Tracker At Rhic), que faz parte do acelerador de partículas RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider), localizado no Brookhaven National Laboratory em Nova Iorque, EUA; e o experimento ALICE (A Large Ion Collider Experiment) do acelerador LHC (Large Hadron Collider), localizado no laboratório CERN (European Organization for Nuclear Research) em Genebra, Suíça.


Marcos Nogueira Martins
Planejamento e projeto de experiências a serem realizadas com o acelerador microton em construção: espalhamento inelástico de fótons (fluorescência nuclear ressonante) e reações fotonucleares tipo ( ,p) e ( ,x), com a utilização de fótons monocromáticos. Projeto, construção e calibração do sistema de detecção do plano focal do espectrômetro de elétrons do monocromador de fótons do microton.


Marina Nielsen
Meu trabalho se concentra atualmente no estudo da matéria nuclear em condições extremas de densidade e temperatura. A Cromodinâmica Quântica (QCD), que é a teoria fundamental das interações fortes, prediz que a matéria nuclear se dissolve numa matéria de quarks e gluons, os constituintes do nucleon, quando se excede uma certa densidade e temperatura crítica. Essa matéria é chamada de plasma de quarks e gluosn (QGP). Nosso grupo tem estudado as propriedades dos hadrons (particulas formadas de quarks e gluons) usando as regras de soma da QCD, com o objetivo de entender melhor os dados experimentais das colisões de íons pesados reativísticos, onde se espera a formação do QGP.

 

Matthew Luzum

Teoria das colisões de íons pesados relativisticos, como feito no Grande Colisor de Hádrons (LHC) e o Colisor Relativístico de Íons Pesados (RHIC), incluindo: dinâmica de fluidos relativísticos e simulações numéricas, fenômenos em equilíbrio e fora-do-equilíbrio termodinâmico na teoria das interações fortes, análise de dados experimentais e também propostas para novos observáveis. Saiba mais sobre a área de pesquisa e Prof. Luzum.
 



Nelson Carlin Filho

Nosso trabalho está relacionado à detecção direta de matéria escura e ao desenvolvimento de instrumentação para Física de Altas Energias.
Na década de 1970, medidas de curvas de rotação de galáxias individuais forneceram evidências da existência de matéria não-luminosa e muitos outros resultados têm confirmado que existe matéria não-luminosa no universo, em grande parte não composta por bárions ou outras das partículas conhecidas. Atualmente é estabelecido que essa matéria luminosa, denominada matéria escura, constitui cerca de 23 % do universo, estando presente em grandes halos massivos em galáxias, inclusive a Via Láctea. O restante se divide aproximadamente em 4 % para a matéria bariônica normal, e 73 % para a energia escura. 
As evidências para estabelecer a existência de matéria escura acima mencionadas baseiam-se em interações gravitacionais. Esse aspecto não é suficiente para que se determine sua natureza. Nesse contexto, trabalho relacionado à detecção direta de matéria escura está sendo realizado com o experimento COSINE-100 que está localizado em laboratório subterrâneo na Coréia do Sul e utiliza 106 kg de cristais de NaI(Tl) para estudar interações com a matéria escura. A tomada de dados foi iniciada em setembro de 2016 com ênfase inicial no estudo da modulação anual da taxa de eventos atribuída ao movimento do sistema solar em relação ao halo da galáxia, que conteria a matéria escura. A colaboração COSINE conta com aproximadamente 50 membros ligados a 14 instituições de vários países.
Paralelamente, desenvolvemos atividades de instrumentação ligadas ao experimento ALICE do LHC. Estão sendo desenvolvidos detectores do tipo GEM, similares aos que serão utilizados no experimento ALICE. Pretende-se realizar atividades de desenvolvimento dos detectores GEM também com a finalidade de aplicações em outras áreas, tais como imagens em medicina, detecção de nêutrons e radiografia de materiais. As atividades estão sendo desenvolvidas no laboratório de instrumentação e desenvolvimento montado pelo grupo. 
 

Nemitala Added
Estudo de processos em reações nucleares em baixas energias (espalhamneto elástico e inelástico, fusão completa). Medidas para obtenção do poder de freamento de íons em diversos materiais. Desenvolvimento de instrumentação.


Nilberto Heder Medina

1. Estrutura nuclear.
2. Espectroscopia de raios gama em linha.
3. Medidas das propriedades eletromagnéticas de estados excitados.
4. Testes de modelos nucleares.
5. Radiação natural.
6. Instrumentação nuclear.
7. Freamento de íons pesados em sólidos.
8. Estudo dos efeitos da radiação em dispositivos eletrônicos

Link para a página do grupo: http://www.dfn.if.usp.br/pesq/gama/index.html.


Otaviano Augusto Marcondes Helene
Física Nuclear - estudo de propriedades nucleares por espectroscopia gama; determinação precisa de energia de transições gama. Métodos Estatísticos - análise de experimentos com número de eventos muito pequeno e muito grande; geração e uso de covariâncias entre resultados experimentais; deconvolução e interpretação de imagens pelo método dos mínimos quadrados com regularização pelo método de mínima variância. Estudo da aniquilação pósitron elétron - aplicação de técnicas de física nuclear no estudo de materiais. 


Paulo Reginaldo Pascholatti
Espectroscopia gama em física nuclear. Desenvolvimento de sistema de aquisição e análise de dados para detectores, utilizados em física nuclear aplicada. Determinação precisa de energia e probabilidade de transição gama. Métodos físicos aplicados à restauração e preservação de bens culturais.


Renato Higa
Desenvolvo pesquisa em física nuclear teórica, atuando e com interesse nas seguintes áreas:

  1. Núcleos leves fracamente ligados;
  2. Universalidade em sistemas de poucos corpos;
  3. Teoria de campos efetiva e grupo de renormalização com aplicação em física hadrônica, nuclear e átomos frios;
  4. Testes em baixas energias com alta precisão de interações além do modelo padrão da física de partículas;
  5. Fenomenologia da QCD.



Roberto Vicençotto Ribas
Estrutura Nuclear. Estados de Altos Momentos Angulares. Momentos Eletromagnéticos e Vidas Médias Nucleares. Freamento de Íons Pesados e Colisões Atômicas Multiplas em Sólidos. Instrumentação Nuclear. Aquisição de Dados.


Rubens Lichtenthaler Filho
(Estudo de núcleos fora da linha de estabilidade (Núcleos Exóticos)

  1. Estudos do mecanismo de reações nucleares,  espalhamento elástico e o potencial nuclear, reações de transferência, reações de breakup e fusão nuclear.
  2. Núcleos exóticos, estrutura nuclear de núcleos ricos em neutrons e ricos em protons.
  3. Teoria de reações nucleares em baixas energias, modelo óptico, canais acoplados e cálculos  de canais acoplados com discretização do contínuo (CDCC).
  4. Reações de interesse astrofísico.

Núcleos exóticos: nesta linha de pesquisa estudamos a estrutura e reações nucleares envolvendo núcleos exóticos. Núcleos exóticos são isótopos de elementos da natureza, com excesso ou falta de neutrons em relação aos estáveis. Alguns destes núcleos apresentam propriedades notáveis como por exemplo o halo de neutrons do 6He (isótopo do 4He com 2 neutrons em excesso). No Laboratório do Acelerador Pelletron do IFUSP temos um equipamento (sistema RIBRAS) capaz de produzir feixes secundários destes nuclídeos e realizar experiências de espalhamento. Estas experiências fornecem informações sobre as dimensões destes núcleos bem como sobre as propriedades da força nuclear e de forças de 3 corpos.
Núcleos exóticos podem ser produzidos em estrelas massivas como em explosões de supernovas, e por isso, têm também importância para a astrofísica nuclear e na nucleo-síntese dos elementos que ocorre nestas estrelas.


Suzana Salém Vasconcelos
LIP - Laboratório de Instrumentação e Partículas: estudos sobre a interação de íons e fótons com superfícies, fenômenos de dessorção. Espectrometria de massa por dessorção iônica induzida por íons ou fótons. Estudos de espectrometria de massa de íons moleculares em energia de MeV. Desenvolvimento de um espectrômetro de massa por tempo de vôo formado pelo acoplamento de uma Fonte MALDI com um acelerador eletrostático do tipo tandem.


Thereza Borello Lewin
A compreensão das regiões nucleares conhecidas como de transição, em que a adição de um ou poucos pares de núcleons, em especial nêutrons, é muitas vezes responsável por mudanças drásticas de comportamento, é uma questão desafiante de estrutura nuclear. Essas regiões tem sido a arena de interesse na evolução da pesquisa em São Paulo. Exploram-se as potencialidades da Espectroscopia Nuclear com Íons Leves, segundo duas linhas de investigação que fornecem informações complementares: I) O exame de reações de transferência, na caracterização experimental de aspectos microscópicos de estrutura nuclear. II) O estudo da interferência coulombiana-nuclear (ICN), em espalhamentos inelásticos com projéteis de interação isoescalar, salientando aspectos macroscópicos. O sistema Pelletron - Espectógrafo Magnético de Enge, conjuntamente com a técnica de detecção em eumulsões nucleares, em particular quando é utilizado o feixe de dêuterons, são em grande parte responsáveis pela qualidade dos dados de São Paulo.


Valdir Guimarães

  1. Investigação de estrutura de núcleos exóticos leves. Núcleos exóticos são núcleos radioativos com excesso de prótons ou neutrons que apresentam estruturas anômalas e exóticas. Suas propriedades são diferentes das dos núcleos normais com implicações nos mecanismos de reações e sintese de elementos na astrofísica. Tem ainda muita coisa interessante para ser descoberta e investigada nessa área.
  2. Estudo de mecanismos de reações nucleares: Nessa linha de pesquisa estudamos reações de espalhamento elástico, breakup e transferência induzidas por feixes de elementos radioativos.
  3. Astrofísica Nuclear Experimental. Nessa linha de pesquisa estudamos a estrutura de alguns núcleos e reações de nucleossíntese de elementos leves nos vários ambientes astrofísicos como Universo primordial, estrelas massivas, explosões de novas e supernovas, utilizando reações de transferência e breakup. Também investigamos o papel dos núcleos exóticos na Astrofísica Nuclear. Muitas reações importantes para o entendimento dos processos em astrofísica nuclear ainda precisam de um esforço experimental para diminuir suas incertezas e melhorar os modelos de evolução das estrelas e modelos de novas e supernovas.
  4. Instrumentação nuclear: Instalamos e desenvolvemos equipamentos para produção de feixes radioativos bem como construção de alvos gasosos e sistemas de detecção para as medidas de reações de interesse.

Uma etapa importante desse desenvolvimento de equipamentos é a simulação e para tanto utilizamos programas de simulação tais como Geant4.
Alunos interessados em desenvolver trabalhos de mestrado e doutorado em alguma dessas linhas de pesquisa podem obter mais informações acessando a minha página pessoal: http://valdirg0.wix.com/valdir-guimaraes?fb_ref=Default.


Vito Roberto Vanin
Estudo experimental da interação dos fótons e elétrons com a matéria e medida dos parâmetros fundamentais da espectrometria de raios-X, inclusive das constantes de relaxação atômica, com os feixes de elétrons do Microtron de SP, com energia entre 10 keV e 5 MeV: seções de choque de ionização das camadas atômicas internas; distribuição angular de raios-X; propriedades dos raios-x característicos dos elementos; yields de fluorescência e coeficientes de Coster-Kronig; fenômenos de transporte da radiação na matéria. Metodologia de determinação e calibração de eficiência e resposta de detetores de estado sólido para fótons com energias entre 3 keV e 6 MeV.