Em evento de divulgação científica do ICTP-SAIFR, teoria foi desmistificada para o público

Nathan Berkovits (em pé, à esquerda) durante sua apresentação

No dia 14 de setembro, quinta-feira, o Tubaína Bar (Rua Haddock Lobo, 74, Cerqueira César, São Paulo) recebeu mais uma edição do Papos de Física, evento de divulgação científica organizado pelo ICTP-SAIFR (Instituto Sul Americano para a Pesquisa Fundamental). O palestrante da vez foi Nathan Berkovits, professor titular do Instituto de Física Teórica (IFT) da Unesp e diretor do ICTP-SAIFR, que apresentou ao público presente a fascinante teoria das supercordas. Considerada por parte da comunidade científica como a “teoria de tudo” por tentar unificar a relatividade geral e a mecânica quântica, a teoria das supercordas é vista como um modelo promissor por grande parte dos físicos exatamente por propor soluções na fronteira entre as duas principais teorias da física do século XX.

Física Quântica e Relatividade Geral

A física quântica e a relatividade geral são duas teorias que funcionam muito bem em seus respectivos contextos, mas se mostram incompatíveis quando, em conjunto, tentam explicar fenômenos descritos pela outra. Antes de entrarmos em uma das propostas para resolução dessa incompatibilidade, vejamos como ambas teorias foram abordadas pelo Prof. Berkovits.

A física quântica se ocupa dos objetos muito pequenos e suas interações (átomos, prótons, neutrons, etc) e dá conta de fenômenos que não podem ser explicados pela física clássica. Seu desenvolvimento, associado ao estudo das radiações nucleares e das colisões entre partículas, levou à  descoberta de inúmeras partículas fundamentais, entre elas os quarks (partículas que formam protons e neutrons), os gluons (partículas “cola”, responsáveis pela força entre quarks), e os bósons vetoriais (partículas que causam a radiação nuclear). A teoria também relaciona as interações entre partículas às forças conhecidas: eletromagnética (via fotons), fraca (via bósons vetóriais) e forte (via gluons). Na física quântica, conforme explica o palestrante, “as forças são sentidas por causa da troca de partículas”.

Já a Relatividade Geral, desenvolvida por Einstein para compreender melhor a gravitação, se ocupa da interação de objetos grandes, como, por exemplo, um planeta orbitando uma estrela. Segundo ela, a força gravitacional é causada pela curvatura no espaço-tempo por um objeto com massa. Quanto mais próximo do objeto, maior a força gravitacional que, por exemplo, uma estrela exerce sobre um planeta. Apesar de ser uma teoria consistente com dados experimentais, ela não consegue ser aplicada a distâncias muito pequenas, onde as leis da física quântica passam a fazer efeito, levando a resultados infinitos.

Assim, usando conceitos da Relatividade Geral, a interação gravitacional não pode ser explicada nos mesmos moldes das outras três forças. Qualquer construção de uma teoria de campo da gravidade leva a resultados infinitos que não podem ser eliminados usando técnicas de renormalização, que funcionam bem para as outras três forças mas, para essa, levam a soluções infinitas e, portanto, sem sentido.

Entra, então, a teoria das supercordas, que tenta unir as duas teorias propondo um novo conceito. Segundo ela, as partículas fundamentais não seriam pontuais, como geralmente nos é ensinado no ensino médio, com bolinhas representando elétrons, prótons e nêutrons, mas são, sim, ressonâncias de cordas unidimensionais, como um elástico ou uma corda de violão vibrando. Teorizadas como tendo tamanhos de 10^-33cm, podem ser abertas ou fechadas e possuem frequências de vibração diferentes, o que determina as partículas que serão criadas.

“Mas do que é feita uma supercorda?”, se perguntou a plateia durante a apresentação. “São feitas de supercorda!”, respondeu o Prof. Berkovits. O super no nome refere-se à inclusão do conceito de supersimetria à teoria original das cordas. Segundo a supersimetria, para cada partícula que constitui a matéria (férmion) existe outra que é um bóson. Assim, as supercordas seriam responsáveis pela criação, ao mesmo tempo, de um quark (férmion) e de um s-quark (bóson), ou de um elétron (férmion) e um s-elétron (bóson), por exemplo.

Multidimensões

Um dos aspectos do nosso universo é que ele aparece ser formado por três dimensões de espaço e uma dimensão de tempo. As supercordas, porém, podem existir apenas num universo com nove dimensões de espaço e uma de tempo. Existe a possibilidade destas seis dimensões extras serem tão pequenas que não as detectamos. Esse modelo é conhecido como compatificação. Infelizmente, experimentos de alta energia, como no acelerador de Genebra, ainda estão testando essa possibilidade, mas não comprovaram-nas.

Teoria de tudo         

O Prof. Berkovits explicou, antes de abrir a sessão de perguntas, que, com a teoria das supercordas, pretende-se unificar todas as forças fundamentais da natureza em uma única teoria que refuta a ideia de uma partícula fundamental idealizada como um ponto material, inadequado para formular a quantização da relatividade geral, e transformando-as em vibrações de supercordas. A natureza das cordas unifica a relatividade geral e a mecânica quântica, pois as partículas deixam de ser objetos pontuais e suas interações, mais suaves. Assim, as forças sentidas por essas interações e trocas de partículas poderiam ser explicadas tanto no campo da física quântica quanto da relatividade geral, além de prever novas partículas.

Mas ainda existem problemas em aberto na aplicação dessa teoria, pois, como mencionou Berkovits, a compactificação não é suficientemente compreendida para que as ressonâncias e interações das supercordas consigam descrever todas as partículas e forças da natureza. A esperança, porém, está na análise de dados cosmológicos, como a recente observação das ondas gravitacionais, e experimentos no LHC em Genebra, que podem identificar partículas supersimétricas ou, até mesmo, partículas novas que o modelo padrão não prevê.

A próxima edição do Papos de Física acontece no dia 5 de outubro, no mesmo local, e trará Alexandre Rocha, pesquisador do Instituto de Física Teórica da Unesp com a palestra “Grafeno: Como um material que não deveria existir levou ao prêmio Nobel?”. O evento é gratuito e não é necessário fazer inscrição. Para mais informções, acesse: http://www.ictp-saifr.org/papos/

Curso em aprendizado de máquinas será ministrado em inglês por pesquisadores internacionais, no ICTP-SAIFR

Entre os dias 25 e 29 de setembro, o ICTP-SAIFR (Instituto Sul Americano para Pesquisa Fundamental) sediará o Minicourse on Machine Learning for Many-Body Physics, organizado por Nathan Berkovits (ICTP-SAIFR/IFT-Unesp), Alexandre Reily Rocha (IFT-Unesp) e Pedro Vieira (ICTP-SAIFR/IFT-Unesp/Perimeter Institute, Canadá). As aulas serão ministradas no auditório do IFT-Unesp e contarão com palestras dos pesquisadores internacionais Juan Felipe Carrasquilla (D-Wave Systems Inc., Canada), Roger Melko (University of Waterloo & Perimeter Institute) e tutoria de Lauren Hayward Sierens (Perimeter Institute).

O curso introduzirá técnicas modernas de aprendizado de máquinas para uso em estudos de problemas clássicos encontrados em matéria condensada, informação quântica e outros campos da física. Os tópicos abordados incluirão modelos de rede para física estatística, métodos de Monte Carlo, aprendizagem supervisionada e não supervisionada, redes neurais, máquinas Boltzmann e aprendizagem profunda. Além das aulas teóricas haverá atividades práticas de programação utilizando os softwares Python e TensorFlow.

O curso, gratuito, será ministrado em inglês, e as inscrições já estão encerradas. Para mais informações, acesse http://www.ictp-saifr.org/?page_id=15446

Organizado por parceria internacional, workshop pretende capacitar professores em temas de física moderna

Atividade prática de matéria escura sendo ensinada na edição do ano passado

Em parceria com o Perimeter Institute (PI), instituto de ponta em física teórica do Canada, o ICTP-SAIFR (Instituto Sul Americano para pesquisa fundamental — braço sul-americano do ICTP-Trieste) organiza nesse fim de semana a segunda edição do workshop Cutting-edge In-class Physics Resources (Recursos de Física de ponta para Salas de Aula). Destinado para professores do ensino médio, o workshop tem o objetivo de capacitar os professores a ensinar conceitos de física moderna para seus alunos.

Organizado pelos membros do PI Gregory Dick (Diretor de atividades de extensão em educação), Dave Fish (Consultor para atividades de extensão em educação) e Pedro Vieia (pesquisador e também professor colaborador no ICTP-SAIFR/IFT-Unesp), o workshop trará discussões, demostrações de experimentos em física moderna e sugestões de como aplicá-los em sala de aula. Dentre os temas abordados estão a Matéria Escura, Física Quântica e Astronomia, e os professores aprenderão a ensiná-los com material de apoio e atividades práticas criativas específicos para cada assunto. O material, criado pelo Perimeter Institute especificamente para aplicação no nível do ensino médio, foi testado diversas vezes no Canadá antes de ser aplicado e tem se mostrado um recurso acessível que professores podem alterá-los para suprir as necessidades de suas turmas.

O workshop acontecerá nos dias 16 e 17 de setembro, é gratuito e será ministrado em inglês. Para mais informações, acesse http://sictp3.ictp-saifr.org/ensino-medio/perimeterw/.

Próxima edição de evento de divulgação científica do ICTP-SAIFR trará o tema das supercordas

O palestrante, Nathan Berkovits

Imagine uma ida ao bar com os amigos numa quinta-feira. Vocês chegam, sentam, pedem bebidas, algum petisco e… aprendem física? É o que acontece todo mês no evento batizado de “Papos de Física”, um encontro gratuito para aproximar a ciência do público leigo. São vinte minutos de palestra, em que um pesquisador ou pesquisadora traz, com uma linguagem descontraída, longe do tom professoral, algum tema sobre sua área de atuação dentro da física. Depois da apresentação, é hora de passar a palavra para os espectadores, que podem fazer perguntas e saciar suas curiosidades. Em edições passadas já se falou de buracos negros, mecânica quântica, evolução das espécies e até sobre o sistema Cantareira. Quem organiza o encontro é o ICTP-SAIFR (Instituto Sul Americano para Pesquisa Fundamental), instituto que realiza pesquisas de ponta em física teórica, criado em parceria com o ICTP-Trieste e a Unesp.

A próxima edição acontece na quinta-feira, dia 14 de setembro, no Tubaína Bar (Rua Haddock Lobo, 74, Cerqueira César, São Paulo), a partir das 19:30. O palestrante da vez será Nathan Berkovits, professor tiular do Insituto de Física Teórica (IFT) da Unesp e diretor do ICTP-SAIFR, que apresentará a fascinante teoria das supercordas, também considerada como a “teoria de tudo”. Apesar de sua popularização nos últimos anos graças à internet e os intensos debates entre físicos, é uma teoria ainda pouco conhecida por não especialistas, portanto a palestra será uma boa oportunidade de conhecer um pouco mais sobre esta teoria que tenta unificar a relatividade e a mecânica quântica.

O evento é gratuito e não é necessário fazer inscrição. Para mais informções, acesse: http://www.ictp-saifr.org/papos/

Primeira aula de minicurso de física teórica para alunos do ensino médio mantém alunos e professor engajados no ICTP-SAIFR

Pedro Vieira e seus alunos

Começaram no último sábado, dia 19, os encontros do minicurso “Relatividade, Mecânica Quântica e Gravitação”, organizado pelo ICTP-SAIFR, braço sul-americano do Centro Internacional de Física Teórica (ICTP-Trieste, na Itália). O minicurso, voltado para alunos do ensino médio com grande interesse pela física, tem como objetivo aproximá-los de tópicos em física moderna, assunto que não é abordado no currículo do ensino médio, mas que desperta a curiosidade dos jovens. “Sempre gostei de relatividade, de teorias que abrangem o universo, as estrelas e os movimentos no cosmos, então quando fiquei sabendo do curso, procurei me inscrever”, disse Leonardo Leal, aludo do 2^o ano no Discere Laboratum. “Meu professor apenas citou em uma aula o que era a teoria da relatividade, e desde então venho pesquisando por conta, mas com o curso, acho que vou conseguir aprender de fato”.

Nesse primeiro encontro, os alunos puderam entrar em contato com as bases da teoria da relatividade de Einstein, e tiveram a oportunidade de testar e fixar conhecimentos adquiridos com a lista de exercícios distribuída após o curso. O professor, Pedro Vieira (professor colaborador do ICTP-SAIFR/IFT-Unesp e professor titular do Perimeter Institute, no Canadá), ficou contente com o nível de interesse e de participação dos alunos, que aproveitaram todo o tempo disponível durante o intervalo e após a aula, para fazerem perguntas. E os alunos, também pareceram gostar da aula, como disse Gabriel Batista, aluno do terceiro ano do Objetivo: “A aula foi bem divertida e explicativa, de um jeito que mantém a nossa atenção. Acho que ele explica bem tanto pra quem não tem uma base muito boa quanto pra quem tem, e mesmo assim consegue manter um nível alto.”

O minicurso acontece aos sábados pela manhã, em oito encontros no auditório do IFT-Unesp (campus Barra Funda), até o dia 23 de setembro. Para mais informações, acesse: http://sictp3.ictp-saifr.org/ensino-medio/minicurso/