A cosmologia, estudo do universo, entrou nos últimos anos em uma nova era marcada por um grande número de experimentos. Estudos de grande escala relacionados à Energia Escura e à medida da radiação cósmica de fundo exploram e revelam cada vez mais informações sobre o universo. Para fornecer a alunos de pós-graduação de física uma melhor compreensão sobre essa área, o ICTP-SAIFR realizou um curso sobre Cosmologia Observacional. O evento teve duração de duas semanas – entre os dias 1 e 12 de dezembro – e foi o primeiro organizado em parceria com o ICTP-Trieste. Para entender mais sobre o curso e seus temas, conversei com Paolo Creminelli, pesquisador da sede italiana do ICTP.

“Fazemos esse curso regularmente no ICTP-Trieste”, disse ele. “Agora, pela primeira vez, o realizamos no Brasil também, para que um maior número de estudantes da América do Sul tivesse a oportunidade de participar”.

A ideia era a de que, ao longo do curso, os alunos aprendessem tanto aspectos teóricos, como a teoria da Inflação, quanto práticos, como análise de dados. Além disso, o evento teve diversas sessões de discussão. Durante elas, os estudantes tinham a oportunidade de conhecer e de interagir com pesquisadores de destaque internacional.

Do início ao presente

As aulas abordaram desde temas relativos ao início do universo até o universo atual. Os destaques do blog vão para as palestras de Creminelli e de Marcello Musso, professor da Universidade de Louvain.

Na figura, podemos ver um esquema da história do universo. Perto do seu início, vemos o período de Inflação. Muito tempo depois, é destacado também a formação das primeiras galáxias (Crédito: NASA/WMAP Science Team).

Creminelli falou sobre Inflação. Esse período é caracterizado por uma rápida expansão do universo e ocorreu logo após seu surgimento. Outro tema bastante interessante, e motivo de discussões atualmente, foi relacionado às ondas gravitacionais que poderiam ter sido produzidas por essa expansão. A razão para os debates é que, no primeiro semestre desse ano, o experimento do BICEP2 alegou ter medido, indiretamente, essas ondas. Entretanto, o telescópio Planck sugeriu recentemente que as medidas do BICEP2 podem não estar corretas. Durante minha conversa com Creminelli, perguntei a ele qual era sua opinião a respeito do assunto.

“As medidas do Planck mostraram que houve muito mais contaminação do que esperávamos nas medidas do BICEP2”, afirmou o pesquisador. “A contaminação provavelmente se deve à poeira espacial. Assim, não sabemos o que poderiam ser ondas gravitacionais e o que é poeira”.

Já as aulas de Marcello Musso discutiram o universo atualmente. Hoje, quando olhamos para o espaço, vemos galáxias, conglomerados de galáxias, e também vemos áreas completamente vazias. Mas por que o universo tem essa conformação, com regiões densas e outras sem matéria? E como ele chegou a essa conformação? Essas foram algumas das questões que Musso discutiu em suas aulas, e para as quais ainda não temos uma resposta definitiva.

Caso queria saber mais, acesse a página oficial do curso clicando aqui. Lá você encontrará, por exemplo, os vídeos de todas as aulas e material disponibilizado pelos professores.

Dois mini-cursos mostrarão como matemática e física podem ajudar no controle de males

Quando falamos em doenças, logo pensamos em vírus, bactérias, e no que a medicina pode fazer para conter os patógenos. Raramente pensamos, entretanto, em como a física e a matemática podem ajudar. Em janeiro, o ICTP-SAIFR realizará dois minicursos para tratar desses e de outros assuntos. A “Escola de Dinâmica de Patógenos, Mudanças Climáticas e Globais” e a “IV Escola de Biologia Matemática” abordarão modelos matemáticos de ecologia, epidemiologia e como a interferência humana e do clima se relacionam com as doenças.

Parasitismo

“Perguntaremos aos alunos quais problemas lhes interessam mais e os dividiremos em grupos para trabalharem nesses problemas”, diz Graciela Canziani, da Universidade Nacional Del Centro, da Argentina, uma das organizadoras do minicurso com enfoque em patógenos. “Essa experiência prática fará com que entendam o processo de modelagem matemática, desde a análise de dados até a discussão de resultados”.

Esse curso terá outros convidados internacionais, como Andy Dobson (Universidade de Princeton), Giulio De Leo (Universidade de Stanford) e Mercedes Pascual (Universidade de Michigan).

O parasita Ostertagia ostertagi

Compreender como o ecossistema e o clima influenciam o ciclo de vida de um patógeno pode levar a melhorias no tratamento de doenças. Canziani, por exemplo, discutirá o parasita bovino Ostertagia ostertagi, responsável por grandes perdas na produção de carne. “Com modelos matemáticos, tentamos reduzir a frequência de aplicação de drogas e torná-las mais eficientes”, afirma.

Biologia Matemática

Já o minicurso sobre Biologia Matemática abordará temas ligados tanto à ecologia quanto à epidemiologia. O curso será introdutório e interdisciplinar: cerca de metade dos alunos serão biólogos enquanto a outra metade, físicos ou matemáticos.

“O que determina uma epidemia?”, questiona Roberto Kraenkel, um dos organizadores do minicurso. “Analisamos taxa de infectividade do patógeno, probabilidade de transmissão, duração da doença, entre outros fatores, para tentar chegar a uma conclusão”.

Kraenkel estuda, por exemplo, a dinâmica de populações dos mosquitos transmissores da malária, o Anopheles sp. (foto), e sua interação com humanos

Trabalhos nessa área podem ajudar na elaboração de estratégias contra doenças e epidemias, analisando, por exemplo, as melhores formas de combate e a melhor época para aplicá-las.

*Texto publicado no Jornal da Unesp, número 306, Dezembro/2014.

Evento debateu, especulou e tentou explorar ideias e o potencial de colaboração entre as duas áreas  

Entender como o universo funciona não é tarefa simples. Físicos de diversas áreas buscam compreender os mecanismos que levaram o universo a ser o que ele é hoje e as leis que o governam. Entre os dias 3 e 7 de novembro, acompanhei um Workshop que o ICTP-SAIFR realizou para debater ideias de Física Quântica e de Cosmologia. Um dos principais objetivos do evento foi reunir pesquisadores e explorar o potencial colaborativo dessas áreas, que não tiveram grande interação no passado.

A presença e as palestras do renomado cientista George Ellis foram um dos destaques do evento. O pesquisador falou sobre mecânica quântica, a hipótese da unitariedade, determinismo e cosmologia.

Unitariedade

Antes de mais nada, vamos falar sobre a hipótese da unitariedade. Ela nos diz que quando conhecemos o estado de um sistema é possível prever tanto o estado futuro quanto o estado passado desse mesmo sistema.  Essa hipótese é verdadeira para sistemas quânticos nos quais não há intervenções externas. Quando há intervenções ocorrem mudanças aleatórias no sistema, o que impede previsões.

Agora, vamos aplicar essa ideia à Cosmologia – vamos pensar no universo como um sistema. Caso a hipótese da unitariedade estivesse correta, o estado futuro do universo seria previsível desde seu surgimento – a não ser que houvesse algum tipo de influência externa.

Como sabemos, porém, o universo não é regido apenas pelas leis da Mecânica Quântica. Grande parte de sua dinâmica obedece às leis da Mecânica Clássica – exemplo disso são as órbitas de planetas e estrelas sob a ação da gravidade. A Mecânica Quântica consegue descrever o universo logo após seu surgimento, antes do período de Inflação – quando expandiu rapidamente. Após a Inflação, a Mecânica Quântica já não era mais suficiente para descrever todos os fenômenos do universo. Em suas palestras, Ellis disse que uma das grandes questões ainda não respondidas pela Física é o que aconteceu durante esse período que fez com que a Mecânica Quântica deixasse de explicar todo o universo.

Fronteiras da Mecânica Quântica

Ellis também explorou temas relativos às escalas para as quais a Mecânica Quântica seria válida. A teoria consegue explicar sistemas microscópicos, mas não sistemas de escalas maiores. Além disso, funciona para sistemas lineares, ou seja, para quando as consequências são proporcionais às ações aplicadas. Nosso universo é não-linear, pois pequenas ações podem ter grandes consequências e vice-versa.

Ellis argumentou, no entanto, que a Mecânica Quântica pode ser aplicada a sistemas de quaisquer escalas. Para isso, seria preciso dividir nossa realidade não-linear em sub-sistemas lineares. Algumas das questões discutidas, então, foram até onde a Mecânica Quântica é válida, onde estaria o limite entre sistemas micro e macro e como a teoria poderia ser válida para escalas maiores.

As respostas para muitas das questões debatidas permanecem desconhecidas. A Física ainda busca explicar porque aparentemente temos um mundo quântico e um mundo clássico que ao mesmo tempo coexistem, mas não conseguem ser explicados por uma única teoria. Debates e discussões como as promovidas neste evento pelo ICTP-SAIFR estimulam a formação de novas ideias para tentar desvendar os mistérios que permeiam o universo.

Bem-vindos ao blog de divulgação científica do ICTP-SAIFR.

O objetivo desse site será levar temas de Física Teórica para um público não especializado, divulgando ciência para todos os interessados.

Aqui você encontrará, a partir de hoje, notícias sobre pesquisas e eventos relacionados ao ICTP-SAIFR e ao IFT/UNESP.

Também publicaremos textos sobre as mais importantes novidades da área de Física Teórica, com a repercussão e os comentários de pesquisadores do instituto.

O blog será atualizado semanalmente e escrito por mim, Ricardo Schinaider de Aguiar, com o apoio do Programa José Reis de Incentivo ao Jornalismo Científico, da Fapesp.

Boa leitura.