Colóquios

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Resumo:  Com observações cuidadosas e sistemáticas do céu, há muito tempo, o Homem vem construindo e refinando o seu conhecimento. As grandezas observacionais sobre as quais repousa a Astronomia foram, finalmente, abundantemente medidas e com precisões inimagináveis graças à Missão Espacial Gaia da Agência Espacial Europeia. Com seus três “data releases” (2016, 2018 e 2020), temos, hoje, em nossas mãos dados observacionais em quantidade e com qualidade com as quais até bem pouco tempo nem sonhávamos. Entre eles, a grandeza mais importante de toda a Astronomia: a distância de mais de um bilhão e meio de estrelas que nos permite dizer onde se encontram, como são e como dançam, iniciando assim, uma nova era no estudo do Universo. Esses dados, disponibilizados para o mundo todo ao mesmo tempo, representam uma alteração radical na base do conhecimento astronômico e deverá sustentá-lo nos próximos 20-40 anos. Colegas de todas as partes do mundo estão mergulhados nesse oceano de posições, movimentos, brilhos, cores etc., confirmando, revendo e refinando o que sabemos e prestes a enfrentarem, uma vez mais na história, o novo. Fica aqui, o convite para conversarmos sobre essa nova realidade da Astronomia e sobre esse momento histórico que estamos vivendo.

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Resumo: Wilson loops are among the most interesting observables one can consider in any gauge theory. They are non-local operators associated to the phase acquired by a charged particle propagating in a gauge field and capture global information about the theory they probe. Among other things, they serve as order parameters for confinement/deconfinement phase transitions and as a way to compute the Bremsstrahlung energy of accelerated particles, knot invariants, scattering amplitudes, and so on.

In this informal and minimally technical seminar, I will try to illustrate the many uses of Wilson loops, especially in the context of supersymmetric gauge theories (where sometimes they can be computed exactly thanks to the so-called “localization") and holographic dualities (where they are associated to dual objects as minimal surfaces, D-branes and more complicated geometries). I will try to focus on the concepts, rather than on giving precise details, to try to make this accessible to all.

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Resumo: We will review the scientific motivation and the early R&D that eventually led the IceCube project to transform a cubic kilometer of natural Antarctic ice into a neutrino detector. The instrument detects more than 100,000 neutrinos per year in the GeV to 10 PeV energy range. Among those, we have isolated a flux of high-energy neutrinos of cosmic origin, with an energy density similar to that of high-energy photons and cosmic rays in the extreme universe. We identified their first source: on September 22, 2017, several astronomical telescopes pinpointed a flaring galaxy, powered by an active supermassive black hole, as the source of a cosmic neutrino with an energy of 290 TeV. Archival IceCube data subsequently revealed a flare in 2014-15 of more than a dozen neutrinos from the same direction. Accumulating evidence suggests that the first cosmic ray accelerator belongs to a special class of active galactic nuclei that is responsible for the origin of the highest energy particles in the Universe.

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Resumo: A relatividade geral é uma teoria sobre o próprio espaço-tempo, descrevendo de maneira dinâmica não só como a matéria é afetada pela estrutura do tecido espaço-temporal como também como este último acaba sendo influenciado e distorcido pela matéria presente. A gravitação, como conhecemos, acaba surgindo de maneira natural como um “efeito colateral” dessa dança entre espaço-tempo e matéria. No entanto, desde sua formulação por Albert Einstein em 1915 até meados da década de 1960, os avanços em desbravar tal teoria e entender seus aspectos fundamentais foi extremamente lento e difícil. Isso se deu por conta da dificuldade em se resolver as equações de Einstein usando o formalismo usual usado pelos físicos à época. Isso mudou completamente em 1965 com o trabalho seminal de Roger Penrose sobre singularidades e buracos negros. Penrose mostrou, de maneira geral e sem precisar resolver as equações de Einstein, que singularidades são inevitáveis no processo de colapso gravitacional quando a gravidade fica forte o suficiente. Para isso, ele trouxe métodos de topologia para analisar as propriedades do espaço-tempo, sua estrutura causal bem como o movimento da luz e da matéria. Com isso, ele não só mostrou que buracos negros (com suas singularidades) são previsões robustas da relatividade geral (o que lhe valeu o prêmio Nobel de 2020) como também pavimentou o caminho para o rápido desenvolvimento da área nos anos seguintes, nos quais os hoje chamados métodos globais introduzidos por ele desempenharam (e ainda desempenham) um papel fundamental. Nesse colóquio, serão discutidos de maneira acessível o que são esses métodos topológicos introduzidos por Penrose e quais suas consequências para o nosso entendimento dos buracos negros, das singularidades e da própria estrutura causal do espaço-tempo.