Todas as atividades da escola ocorrerão no Auditório Paulo Roberto da Silveira Gomes localizado no segundo andar da torre nova do Instituto de Física da Universidade Federal Fluminense. O endereço do IF-UFF é: Campus da Praia Vermelha, Av. Gal. Milton Tavares de Souza, s/n.

 

Mini-curso 1: Desvendando os instantes iniciais do nosso universo com colisões ultrarelativísticas de íons pesados

Prof. Dr. Gabriel Denicol (Instituto de Física - UFF)

Alguns micro-segundos após o Big-Bang, o universo era tão quente que a  matéria somente podia existir como uma sopa ultra-relativística de partículas elementares, chamada de plasma de quarks e glúons -- um  precursor da matéria como a conhecemos hoje. Hoje em dia, os maiores  aceleradores de partículas do mundo são capazes de reproduzir as  condições que ocorreram no nosso universo primordial, atingindo  temperaturas de até 5.5 trilhões de graus Celsius, e possibilitando  criar e estudar este novo estado da matéria em um ambiente controlado.  Neste  mini-curso vamos discutir a física por trás do estudo do plasma de quarks e glúons, tanto em aceleradores de partículas como em astrofísica. Os tópicos a serem discutidos serão:
 
1. Matéria sob “Condições Extremas”
 
2. Introdução conceitual à Cromodinâmica Quântica (QCD)
 
3. Plasma de Quarks e Glúons e o Diagrama de fase da QCD: como investigamos as propriedades da matéria sob condições extremas?
 
4. Hidrodinâmica Relativística: Formalismo, Observáveis associados e estado atual 
 
5.Questões Abertas e Desafios

 

Mini-curso 2: Núcleos exóticos e reações nucleares para a astrofísica.

Prof. Dr. Roberto Linares (Instituto de Física - UFF)

A evolução do Universo instantes após o Big Bang foi de uma rápida expansão e resfriamento. A energia térmica do Universo era superior a 1 MeV, de tal modo que havia energia radioativa suficiente para converter prótons e nêutrons e vice-versa. Apenas ~2 segundos após o Big Bang a energia térmica passou a ser baixa o suficiente para cessar os processos de conversão entre prótons e nêutrons. Durante os primeiros minutos diversas reações nucleares levaram a formação de deutério, 4He e outros núcleos leves. Essa cadeia de reações é o que chamamos de nucleossíntese primordial e, essencialmente. Apenas após 105 anos, quando estrelas e galáxias começam a se formar, entramos em um ciclo completamente distinto: a nucleossíntese estelar, responsável pela formação dos elementos mais pesados como Carbono-12 e Oxigênio-16. A compreensão detalhada das sínteses dos elementos, seja no contexto primordial como no estelar, requer o domínio dos mecanismos de reações nucleares que podem ocorrer e que também envolvem núcleos exóticos de meia-vida curtas. 
Neste mini-curso irei discutir alguns pontos das reações nucleares envolvendo núcleos exóticos.

Mini-curso 3: O princípio de microscopia eletrônica de alta resolução e suas aplicações na pesquisa

Prof. Dr. Yutao Xing (Instituto de Física - UFF)

Os microscópios eletrônicos de alta resolução são ferramentas avançadas e essenciais para pesquisas em diversos assuntos.  Neste curso, iremos abordar resumidamente os princípios da microscopia eletrônica de alta resolução e suas aplicações baseando-se nos equipamentos: Microscópio Eletrônico de Varredura - MEV e Microscópio Eletrônico de Transmissão – MET, do LaMAR/CAIPE da UFF, localizado no Instituto de Física.  O curso será composto por duas aulas de uma hora e quinze minutos cada.  A primeira aula será uma introdução básica de microscopia eletrônica, já na segunda aula iremos focalizar nas possíveis aplicações e nos exemplos de pesquisa realizados no laboratório, que só poderiam ser realizados utilizando MEV e MET.

Mini-curso 4: Mecânica estatística de sistemas interagentes.

Prof. Dr. Jürgen Stilck (Instituto de Física - UFF)

As transições de fase (fusão e ebulição em fluidos, por exemplo) são, em geral, induzidas pelas interações entre as partículas em sistemas macroscópicos. Nelas, as propriedades termodinâmicas apresentam anomalias, como descontinuidades e divergências. Por outro lado, o estudo de sistemas de muitas partículas que interagem entre si por meio da mecânica estatística apresenta desafios consideráveis. Isso se reflete no fato de só que foram encontradas soluções exatas para um número muito pequeno de modelos desse tipo, sendo a primeira delas a celebrada solução de Onsager (1944) do modelo de Ising para um material ferromagnético em redes bidimensionais. Em uma dimensão, em geral é bem mais simples encontrar soluções exatas de modelos com interações, se bem que via de regra elas não apresentam transições de fase. Obteremos explicitamente soluções de alguns modelos unidimensionais clássicos, incluindo exemplos curiosos nos quais se encontra uma transição de fase. Passaremos, depois, a estudar a solução de modelos em redes com estrutura de árvore, que em certo sentido podem ser consideradas de dimensão infinita. Veremos que nessas redes também, em geral, não é difícil encontrar o comportamento dos modelos no limite termodinâmico, e que transições de fase são encontradas com frequência. Veremos, também, que as soluções exatas nessas redes de estrutura anômala podem ser vistas como aproximações para as soluções em redes regulares.

 

Colóquio 1: A equação de Kepler e o astronauta faminto.

Prof. Dr. Carlos Farina de Souza (Instituto de Física - UFRJ)

A equação de Kepler, raramente discutida em livros-texto, foi enunciada por Johannes Kepler em sua obra intitulada Astronomia Nova, em 1609, muito antes do advento do cálculo diferencial e integral. As tentativas de encontrar soluções dessa equação desafiaram   mentes brilhantes de muitos físicos, matemáticos e astrônomos, como Newton, Lagrange, Cauchy e Bessel, entre outros. Nessa apresentação, iniciaremos com uma breve história da equação de Kepler enfatizando como ela impulsionou alguns avanços matemáticos, como por exemplo, a criação de métodos de aproximação, a utilização de funções de Bessel e até mesmo avanços na análise complexa.  Em seguida, após apresentarmos uma demonstração da equação de Kepler, faremos duas aplicações não-triviais dessa equação, a saber: (i) calcularemos o alcance de um projétil lançado do equador terrestre considerando a rotação da Terra; (ii) mostraremos como dois astronautas, movendo-se ao longo de uma mesma órbita circular em torno da Terra,  podem trocar um sanduíche.  Esses dois problemas aparentemente inocentes são, na verdade, um tanto complicados, uma vez que suas soluções exigem cálculos de tempos de percurso no problema de Kepler (o tempo gasto pelo projétil desde seu lançamento até o instante em que retorna à superfície da Terra, no primeiro problema, e o tempo gasto pelo sanduíche desde que é lançado até ser apanhado pelo astronauta faminto, no segundo problema). 

Colóquio 2: Intemperismo cósmico: modificações físico-químicas induzidas por raios cósmicos e por impacto de elétrons em sólidos astrofísicos. Simulações em laboratório.

Prof. Dr. Ênio Frota da Silveira (Departamento de Física - PUC)

Cometas e asteróides, por serem desprovidos de atmosfera, evoluem diferentemente de planetas. As modificações em suas superfícies – quando provocadas pela ação de raios cósmicos, de irradiação por elétrons ou de radiação eletromagnética, assim como por impactos de meteoroides - são conhecidas por intemperismo cósmico (space weathering). Estes fenômenos, adicionados a outros como o vulcanismo, envelhecem ou rejuvenescem a superfície daqueles corpos celestes. Em Astrofísica, tais processos são observados através de espectrometria óptica FTIR, NIR, VIS e UV ou graças a missões espaciais.

Nesta palestra serão apresentadas as modificações físico-químicas (sputtering, reações químicas, mudanças cristalográficas) produzidas em laboratório em meteoritos e em materiais terrestres análogos aos astrofísicos (gelos, moléculas pré-bióticas, minerais). Feixes de íons (1-100 MeV) e de elétrons (eV-keV) são empregados para modificar progressivamente amostras finas. A evolução das transformações é acompanhada em particular por espectrometria óptica para permitir comparação com dados astronômicos.

Colóquio 3: Galileo Mobile: inspirando jovens sob o mesmo céu.

Dr. Diego Machado (Instituto de Física - UFRJ)

O Galileo Mobile é uma iniciativa internacional e itinerante de educação em astronomia, dedicada a realização de atividades, experiências e oficinas de professores em escolas localizadas longe dos centros urbanos. O objetivo principal desta ONG, cujo início coincide com o ano internacional da astronomia (AIA2009), é despertar o raciocínio crítico de jovens através das maravilhas do cosmos. Nestes 10 primeiros anos de atividade, a ONG atingiu mais de 15000 estudantes e 1500 professores, estimulando e inspirando crianças e adultos de toda a parte. Nesta palestra será apresentado o funcionamento do Galileo Mobile, assim como as atividades desenvolvidas e alguns trechos de documentários produzidos durante a visita de diversas escolas espalhadas pelo mundo. . 

Colóquio 4: Alterando propriedades físicas de sistemas nanoestruturados de carbono.

Profa. Dra. Andrea Latge (Instituto de Física - UFF)

Sistemas Nanoestruturados de carbono como os nanotubos, nanofitas de grafeno e sistemas híbridos formados por carbono têm sido amplamente investigados e propostos em um número considerável de aplicações da nanotecnologia (dispositivos eletrônicos, uso como biosensores biológicos e químicos, pontas de prova tensionadas de microscópios de tunelamento, etc). As folhas de grafeno aparecem de fato na literatura como um “play-ground” para várias investigações das ciências exatas. Neste seminário apresento alguns estudos de modelagem de gaps de condução, aparecimento de pseudocampos magnéticos devido a “strain” e  mudanças de propriedades físicas eletrônicas e de transporte, a partir da inclusão de defeitos e perturbações externas nos sistemas nanoestruturados de carbono.

Colóquio 5: Forças que unem e força que separa.

Profa. Dra. Maria Teresa Thomaz (Instituto de Física - UFF)

Apresentamos as forças com que convivemos no nosso dia-a-dia. Relacionamos essas forças com as 4 forças fundamentais da Natureza. Mostramos que tipo de fenômenos são descritos por cada uma dessas forças. Apesar de algumas desses forças serem importantes em dimensões espaciais tão diminutas, mostramos como elas são importantes na nossa vida diária.