Seminários

Seminários 2015

TERÇA-FEIRA - 08 DE DEZEMBRO DE 2015 - 14H

Electronic properties of Graphene-like systems and applications. A theoretical approach

Prof. Rafael Ramón Rey Gonçalvez - Universidad Nacional de Colombia

Since the discovery of graphene by Geim and Novoselov at 2004 [1], several analogous systems have been theoretically and experimentally studied, due to their technological interest. Both monoatomic lattices, such as silicine and germanene, and diatomic lattices (h-GaAs and h-GaN) have been studied. We obtain and confirm the chemical stability of these hexagonal 2D systems through the total energy curves as a function of interatomic distance. Unlike graphene, silicine and germanene, gapless materials, h-GaAs and h-GaN exhibit electronic gaps, different from that of the bulk, this could be interesting for the industry. On the other hand, the ab initio band structure calculations for graphene, silicene and germanene show a non-circular cross section around K points, at variance with the prediction of usual Tight-binding models. In fact, we have found that Dirac cones display dihedral group symmetry. This implies that Fermi speed can change up to 30% due to the orientation of the wave vector, for both electrons and holes.

On the other hand, thinking about possible technological applications of graphene, particularly as a molecular filter, interactions between a water molecule and graphene were calculated. Three spatial configurations with different relative orientations were used in order to analyze its influence in the interaction energy. We found differences among three cases. The interaction energy is stronger when the electric dipole moment of water molecule is perpendicular to graphene plane. 

 

TERÇA-FEIRA - 01 DE DEZEMBRO DE 2015 - 14H

Physics Beyond the Standard Model in the LHC era

Alexander Belyayev - University of Southampton, UK

Current experimental and theoretical status of the Standard Model opens many scenarios for the physics beyond the standard model. I will discuss these possibilities and the respective appealing theories along the prospects to test them at the collider and non-collider experiments as well as their connection to Cosmology and Dark Matter.

 

TERÇA-FEIRA - 03 DE NOVEMBRO DE 2015 - 14H

O mega-telescópio GMT

Prof. Joao Evangelista Steiner - IAG/USP

Será apresentado um breve histórico da Astronomia Brasileira, principalmente nos aspectos observacionais. Também será apresentada uma perspectiva das futuras gerações de mega-telescópios. Em particular, será detalhado o GMT (Giant Magellan Telescope) – sua concepção e perspectivas científicas. Também será discutido o potencial de desenvolvimento instrumental e participação da indústria do estado de São Paulo, tendo em vista o investimento feito pela FAPESP.

 

TERÇA-FEIRA - 13 DE OUTUBRO DE 2015 - 14H

Uma Moderna Introdução à Fissão Nuclear e Aplicações.

Dra. Gayane Karapetyan - USP

Muitos experimentos têm sido realizados desde a descoberta da fissão nuclear, que visa estudar diferentes aspectos desse fenômeno. No entanto, nossa compreensão acerca dos processos de de fissão não est á ainda completa, devido a uma certa falta de dados experimentais de parâmetros múltiplos. Um exemplo aqui  é a relação entre o rendimento dos produtos de fi ssão e o momento angular transferido na fase inicial da interação. As medidas de carga e massa de fragmentos e demais características cinemáticas dos fragmentos de fissão, formam o conjunto de observáveis e são, portanto, de interesse do ponto de vista da modelagem e da compreensão do processo de fissão. O método da atividade induzida (MAI), centro deste seminário,  é um dos métodos mais efi cazes para se estudar a formação de resíduos do núcleo e é baseado na espectroscopia de raios-gama, que permite a identi cação de resíduos alvo. Obtemos através do MAI informações sobre a produção de isômeros de alto spin, determinamos o momento angular dos produtos de fi ssão, bem como suas propriedades. Frutíferas perspectivas na área serão discutidas.

 

TERÇA-FEIRA - 04 DE AGOSTO DE 2015 - 14h

SModelS: A Tool for Making Systematic Use of LHC Results

Prof. André Paniago Lessa - UFABC

During the first LHC data taking run (Run I), the LHC has discovered the Higgs boson, but no signs of new physics. As a result it has been often claimed that new physics must lie on the multi-TeV scale. In this talk we will review the consequences of the LHC results for beyond the Standard Model physics and discuss how to systematically use LHC data to constrain new physics scenarios. Using the simplified models framework we will present a tool (SModelS) which, under some approximations, allows us to extend the LHC results to a much broader class of models than the ones considered by the experimental collaborations. SModelS may also help us identify which important models/signatures have not yet been tested by the LHC.

 

TERÇA-FEIRA - 23 DE JUNHO DE 2015 - 14h

Explorando o Grafeno

Dr. Ignat Fialkovsky - UFABC

O foco da pesquisa recente de muitas áreas é o grafeno – um alótropo monoatômico de carbono que representa o material mais fino no universo e mais forte medido até agora. Ele promete mais uma revolução tecnológica, ainda por se realizar. Por outro lado, a física teórica e a física matemática estão explorando muitas das possibilidades oferecidas por este material.

Alem de descrever as propriedades básicas do grafeno, nós iremos explorá-lo em dois sentidos opostos. Primeiramente vamos aplicar os métodos já desenvolvidos em Teoria Quântica de Campos para investigação de propriedades inéditas do grafeno como efeito Casimir, efeito Faraday e outros.

Além disso, seguiremos em outra direção, e baseando-se no grafeno entre outros problemas físicos, desenvolvemos novos métodos assintóticos de física-matemática. Nossos resultados nesse caminho podem ser aplicados tanto em problemas relacionados ao grafeno, quanto para qualquer sistema onde há propagação de ondas.

 

TERÇA-FEIRA - 16 DE JUNHO DE 2015

O espaçotempo na escala de Planck: o que podemos encontrar de novo?

Prof. Alysson Fábio Ferrari - UFABC

No Modelo Padrão e na Relatividade Geral, o espaçotempo é sempre descrito como uma variedade diferenciável, e o sucesso dessas teorias em descrever os fenômenos observados até o momento atesta ser esta uma descrição bastante precisa, ao menos nas escalas de distância em que foram testadas. No que concerne à física na escala de Planck, contudo, em que efeitos de gravitação quântica não podem ser desprezados, não temos até o momento nenhuma informação experimental sobre o que acontece, mas temos sim algumas considerações teóricas para imaginar que podemos encontrar novidades, desde uma modificação radical na descrição do espaço tempo, até propostas mais “conversadoras” como a introdução de estruturas não comutativas e deformações da simetria relativística. Nesta palestra, vou revisar as principais motivações físicas para essas propostas, e resumir um pouco do que se tem feito nessas áreas nas últimas décadas.

 

TERÇA-FEIRA - 02 DE JUNHO DE 2015

As buscas por nova física nas astropartículas de ultra-altas energias

Prof. Marcelo Augusto Leigui de Oliveira - UFABC

Provenientes de remotas regiões do Universo, os raios cósmicos são produzidos nos mais potentes aceleradores cósmicos e atravessam o meio interestelar e intergaláctico, antes de incidirem na atmosfera da terrestre, gerando nela chuveiros de partículas secundárias ultra-relativísticas. Estes chuveiros dão origem a uma série de fenômenos, como a ionização da atmosfera, a produção de isótopos radioativos, a geração de luz fluorescente e Cherenkov, além de ondas de rádio, micro-ondas e, até mesmo, som. Tais sinais são utilizados por diversos experimentos no intuito de obter informações sobre os chuveiros e suas partículas primárias. Porém, há ainda muitas questões em aberto acerca dos raios cósmicos, que estão dentre os principais problemas da astrofísica na atualidade. Neste colóquio, vou apresentar os mais importantes resultados dessa área de pesquisa nos últimos anos.

 


QUINTA-FEIRA - 28 DE MAIO DE 2015 - 14h

Magnetic catalysis in curved spacetime

Prof. Vincenzo Vitagliano - CENTRA - Multidisciplinary Centre for Astrophysics - Lisboa

In this talk, I will shortly discuss the combined effect of magnetic fields and geometry on systems of interacting fermions. At leading order in the heat-kernel expansion, the infrared singularity (that in flat space leads to the magnetic catalysis) is regulated by the so called 'chiral gap effect' and the catalysis is deactivated by effect of the curvature. I will show that an infrared singularity may reappear from higher-order terms in the heat kernel expansion leading to a novel form of geometrically induced magnetic catalysis (absent in flat space). 

 

TERÇA-FEIRA - 28 DE ABRIL DE 2015 - 14h

Fabricando motores de spin e criando demônios de Maxwell em sistemas quânticos fora do equilíbrio

Prof. Roberto Menezes Serra - Universidade Federal do ABC

Vivemos em uma época extraordinária em que avanços em técnicas experimentais para o controle de sistemas quânticos nos permitem considerar seriamente a confecção de motores quânticos. Em outras palavras máquinas térmicas cuja a substância de trabalho é um sistema quântico. Em um cenário extremo o meio de trabalho pode ser escolhido como uma única partícula com spin 1/2 em um estado muito distante do equilíbrio. Este regime é completamente oposto ao desenvolvimento original da Termodinâmica.  Observações de flutuações de energia neste contexto são fundamentais para a descrição de quantidades como: trabalho, calor e entropia. Tais quantidade são governadas por relações de flutuação que constituem importantes igualdades válidas mesmo muito longe do equilíbrio. A eficiência desses diminutos motores quânticos é limitada pela produção de entropia durante seu ciclo de operação. Entretanto, a informação sobre as flutuações do sistemas pode ser utilizada para reduzir a produção de entropia durante a dinâmica do mesmo, tornando possível a implementação de um verdadeiro demônio Maxwell. É possível também converter informação em trabalho nestes sistemas. Em tempo, não deixaremos de mencionar o “exorcismo do demônio de Maxwell”. Apresentaremos as primeiras investigações experimentais de aspectos termodinâmicos e implementações de máquinas térmicas em sistemas quânticos fora do equilíbrio (na verdade muito longe do equilíbrio). Para isso introduzimos uma plataforma experimental, em Ressonância  Magnética Nuclear (RMN), que nos permite sondar flutuações quânticas em sistemas fora do equilíbrio, uma espécie de espectroscopia de flutuações (trabalho, calor e entropia). Estes resultados, obtidos em laboratórios Brasileiros, devem constituir os fundamentos experimentais para uma nova área de pesquisa que tem sido chamada de “Termodinâmica Quântica”. 

 

QUARTA-FEIRA - 22 DE ABRIL DE 2015

De kinks para compactons: caracterização de soluções topológicas

Prof. Roberto Menezes - Universidade Federal da Paraíba

Novos modelos de campos escalares reais apresentam soluções topológicas com comportamento assintótico que pode ser controlado por um parâmetro real. Serão apresentadas as aplicações destes modelos em colisões e em modelos do tipo brana. 

 

 TERÇA-FEIRA - 31 DE MARÇO DE 2015

Pinças Ópticas: Princípios e Aplicações

Prof. Antonio Alvaro Ranha Neves - UFABC

Será apresentada uma descrição de uma técnica iniciada à 40 anos atrás até os dias atuais capaz de aprisionar, movimentar e rotacionar micro- ou nano objetos de modo não invasivo, a pinça óptica. A pinça óptica se baseia na transferência de momento da luz, resultando em uma minúscula força de aprisionamento (de pico- a femto-newton) de localização nanométrica que permite investigar processos químicos, biológicos ou físicos nesta escala. Diversas aplicações importantes desta técnica e suas variações nas área biológica e de materiais avançados serão ilustrados. Concluindo com os últimos estudos realizados com esta técnica e futuras direções.

 

TERÇA-FEIRA - 03 DE MARÇO DE 2015 - 14h

Nonequilibrium entropy production for open quantum systems

Prof. Eric Lutz - University of Erlangen-Nürnberg

Entropy production is a fundamental quantity of nonequilibrium thermodynamics. We here discuss exact microscopic expressions for the nonequilibrium entropy production of closed and open quantum systems that are driven arbitrarily far from equilibrium, in particular beyond the linear response regime. We additionally consider the entropy production rate, which provides information about the speed of nonequilibrium processes, and show that they are bounded from above for quantum systems. The connection with the notion of quantum speed limit is addressed.

 

 

Seminários 2014

 

TERÇA-FEIRA, 30 DE SETEMBRO - 14h

Os primórdios da Física no Brasil

Prof. Nelson Studart Filho - UFABC

Existe certo consenso na comunidade de que a pesquisa em Física no Brasil se iniciou no ano de 1934 com os trabalhos produzidos no Instituto Nacional de Tecnologia do Rio de Janeiro e na recém-criada Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras (FFCL) da USP sob a liderança de Bernardo Gross e de Gleb Wataghin respectivamente. No caso da FFCL tratava-se de pesquisa organizada, com formação de estudantes e apoio institucional. No colóquio concentro-me nasatividades de pesquisa em Física no Brasil antes de 1934, com destaque para o trabalho de Theodoro Ramos, o autor do primeiro trabalho original sobre Teoria Quântica e Relatividade Geral no Brasil. 

 

QUINTA-FEIRA, 28 DE AGOSTO - 14h

Por que estudar os neutrinos?

Prof. Carlos Ourívio Escobar - UNICAMP

Desde 1998 sabemos que os neutrinos possuem massa, uma descoberta que, sem muito alarido, causou um profundo impacto não apenas na física de partículas mas também na cosmologia e até mesmo na física da matéria condensada. Neste colóquio apresentamos alguns dos desafios introduzidos por esta descoberta e os esforços que estão sendo feitos numa escala mundial para enfrentá-los através de um programa experimental diversificado que vai desde tentativas de medida direta da massa dos neutrinos em laboratórios terrestres até observações cosmológicas. Na parte final do colóquio apresentamos o conceito da LBNF (Long Baseline Neutrino Facility), uma linha de feixe de neutrinos, criados por um feixe intenso de prótons com potência superior a 1MW, dirigida a um laboratório subterrâneo distante alguns milhares de quilômetros do ponto de produção.

 

TERÇA-FEIRA - 22 DE ABRIL - 14h

Noncommutative quantum mechanics with conserved symmetries

Prof. Vladislav Kupryianov - Universidade Federal do ABC - UFABC

We consider a problem of the consistent deformation of physical system introducing a new features, but preserving its fundamental properties. In particular, we study how to implement the noncommutativity of space-time without violation of the rotational symmetry in quantum mechanics or the Lorentz symmetry in field theory. Since the canonical (Moyal) noncommutativity breaks the above symmetries one should work with more general case of coordinate-dependent noncommutative spaces, when the commutator between coordinates is a function of these coordinates. First we describe in general lines how to construct the quantum mechanics on coordinate-dependent noncommutative spaces. Then we consider the particular examples: the Hydrogen atom on rotationally invariant noncommutative space and the noncommutative Dirac equation.

 

TERÇA-FEIRA - 15 DE ABRIL - 14h

Nanostructured materials and their technological applications

Prof. Fernando Rhen, University of Limerick - Ireland

 Nanostructures and nanomaterials, although small, are a big part of our lives. They are used in applications such as energy storage, hard drives, semiconductor industry, deodorants, health care diagnostics, and much more. This talk will focus on the relation between nanoscience and energy conservation after a brief introduction to University of Limerick. We will look at the area of energy conservation and the developments carried out by Dr. Rhen and his group, which are concentrated in the synthesis and characterization of nanomaterials and nanostructured material. 

 

Seminários 2012

Colóquios e Seminários 2012

 

Terça feira, 04/12, 14h horas, Sala 212-0, Bloco A

Título: Unruh effect, Hawking radiation and black holes' thermodynamics

Prof. Roman Konoplya
Prof. Visitante - Universidade Federal do ABC

Resumo: The Unruh effect is a prediction that the accelerating observer in vacuum will detect black-body radiation, that is, an accelerated thermometer will detect non-zero temperature in empty space. This effect can be applied to a black hole: acceleration at its event horizon will provide a surface temperature, what implies a thermal (Hawking) radiation of the black hole. A simplified derivation of the Unruh effect, intensity of Hawking radiation, and discussion of laws of thermodynamics for black holes will be given at the undergraduate level. Thus, only basic knowledge of Special Relativity and General Physics are implied.

 


Terça feira, 27/11, 14h horas, Sala 212-0, Bloco A, Campus Santo André

Título: A Descoberta do Bóson de Higgs

Prof. Eduardo Gregores
Universidade Federal do ABC

Resumo: Há quase meio século, no final dos anos 60, Steven Weinberg publicava seu trabalho intitulado "A Model of Leptons", construindo o modelo que unificava as interações fracas e  eletromagnéticas. Este modelo utilizava a quebra expontânea de simetria proposta alguns anos antes por Petter Higgs para gerar massa para as partículas elementares e tinha um grande defeito: nele surgiam várias partículas que nunca tinham sido observadas, entre elas o bóson remanescente do mecanismo de geração de massa, o Bóson de Higgs. Nestes últimos 50 anos todas as previsões do modelo proposto por Weinberg foram confirmadas tal como originalmente proposta e nada além do proposto foi observado. A descoberta da última peça do modelo, o Bóson de Higgs, foi recentemente anunciada em 4 de julho deste ano pelos experimentos ATLAS e CMS do Large Hadron Collider do CERN, o LHC. Mostraremos neste seminário uma breve história da procura por esta elusiva partícula, que vem desafiando os cientistas nos últimos 50 anos e como o modelo de Weinberg se transformou no Modelo Padrão das partículas elementares e suas interações.

 


Terça feira, 06/11, 14h horas, sala 211, Bloco A.

Título:
"Quantum tomography: reconstruction & diagnostics of quantum states and processes"

 

Prof. Dmitri Mogilevtsev
Quantum Optics Lab, Institute of Physics, NASB, Belarus
Prof. Visitante - Universidade Federal do ABC


Resumo:
Basic concepts, problems and methods of quantum tomography will be
outlined and discussed with help of several important examples, such
as quantum homodyne tomography, on/off schemes and the data pattern
scheme.

 


Quinta-Feira, 25 de Outubro de 201214h - Sala 211-0 (Bloco A) - Campus Santo André


A dança dos elétrons: da mecânica quântica às propriedades de materiais

Prof. Klaus Werner CapelleUniversidade Federal do ABC 


Resumo:
Um dos eternos objetivos da física é formular a “Teoria de Tudo” – um conjunto de equações que descreve de forma unificada o comportamento da matéria das mais baixas às mais altas energias. Ainda estamos longe de alcançar esse objetivo. Porém, já temos uma “Teoria de Quase Tudo”, que explica o comportamento dos elétrons e dos núcleos em átomos, moléculas e sólidos, bem como sua interação com campos elétricos e magnéticos, como a luz. Essa “Teoria de Quase Tudo” é a mecânica quântica (não relativística). O problema com essa teoria não é que não conheçamos suas equações, mas que essas são tão complicadas que nos computadores de hoje não podem ser resolvidas para sistemas com mais que algumas dezenas de elétrons. Nesse colóquio mostrarei, através de exemplos simples (que não exigem conhecimentos detalhados da mecânica quântica) porque na prática é impossível resolver as equações da “Teoria de Quase Tudo” para sistemas realistas. Mas isso não significa que não possamos prever as propriedades de materiais! Uma formulação computacionalmente viável da mecânica quântica de sistemas de muitas partículas, conhecida como Teoria do Funcional da Densidade, permite prever o comportamento e as propriedades de átomos, moléculas e sólidos. Explicarei, em linhas gerais, o que essa teoria é e porque ela hoje é utilizada desde a física atômica e a química quântica até a indústria de semicondutores. Exemplos concretos detrabalhos de alunos que usam essa metodologia nos seus projetos de pesquisa serão usados para ilustrar os conceitos gerais.

 

 


 

18 de Setembro de 2012, 11h, Anfiteatro 801, 8º andar, Bloco B

Spin Chains and Quantum Information Transfer

Irene D´Amico, York University, UK

Resumo: Quantum states of light are widely regarded as the vehicle of choice for quantum communication over large distances, however there has been much recent interest in the potential use of spin chains for quantum communication over much shorter distances. When the task at hand is for example communication between adjacent processors or registers, it may well be that a chain of spins can play an effective and useful role. Here the term “spin chain” applies to any set of two-state quantum systems coupled to their nearest neighbours. A chain could literally comprise spins or magnetic moments, such as with a string of fullerenes or magnetic particles or nuclear spins in a molecule. But it could also describe a system of electrons or excitons in a chain of interacting quantum dots, or other devices. In this talk I will report on our recent work on the use of spin chains for quantum communication and generation of entanglement.

 

07 de Agosto de 2012, 14h, Anfiteatro 801, 8º andar, Bloco B

NO$\nu$A: $\theta_{13}$ is large, so now what?

Jonathan Paley, Argonne National Laboratory, USA

Resumo: The recent discovery of a non-zero value of the neutrino mixing angle $\theta_{13}$ is excellent news for the NuMI Off-Axis $\nu_e$ Appearance (NO$\nu$A) long baseline experiment.  NO$\nu$A, currently under construction and set to begin collecting data in the spring of 2013, has unique sensitivity to the neutrino mass-hierarchy, the CP-violating neutrino mixing phase, and the octant of the $\theta_{23}$ mixing angle.  I review here the design of the detectors and beam, the physics sensitivities with the latest knowledge of $\theta_{13}$, and the schedule of the NO$\nu$A experiment.

 

10 de Julho (14:00, Sala 303 , Bloco B, Santo André)

Computação paralela virtual via estados de muitos corpos matriciais: aplicação em algorítmos de procura

Palestrante: Eduardo Mucciolo, University of Central Florida, USA

NO$\nu$A: $\theta_{13}$ is large, so now what?: Neste seminário eu apresentarei a nossa proposta [1] de computação clássica paralela usando estados de muitos corpos codificados na forma de produtos matriciais. A paralelização é virtual e ocorre através da evolução simultânea de todos as possíveis configurações de entrada, sendo cada bit do circuito representado por um par de matrizes. Operações lógicas de um e dois bits são facilmente implementáveis nessa formulação. O resultado final é um vetor de estado a partir do qualse pode calcular as probabilidades de todas as possíveis saidas. Apresentarei uma aplicação desse método ao problema de procura (sorteio) em uma base de dados. Nossas estimativas indicam que o custo computacional desse algorítmo de procura está ligado ao número de operações lógicas de dois bits do circuito. Para um sistema de n bits, toda vez que o circuito contém menos do que O(n^2) operações lógicas de dois bits, o custo computacional é subexponencial. Portanto, nessas condições, o nosso algorítmo clássico é mais rápido do que o método de Grover baseado em computação quântica.
[1] C. Chamon and E. R. Mucciolo, arXiv:1202.1809

 

24 de Abril (14:00, Aditório do 8º andar, Bloco B- Santo André)

Particle Acceleration in Turbulence and Weakly Stochastic Reconnection 

Palestrante:  Grzegorz Kowal (IAG - USP)

Resumo: The magnetic fields can change their topology through a process known as magnetic reconnection. This process in not only important for understanding the origin and evolution of the large-scale magnetic field, but is seen as a possibly efficient particle accelerator producing cosmic rays mainly through the first order Fermi process. In my seminar I will present our work on understanding the properties of particle acceleration inserted in reconnection zones and show that the velocity component parallel to the magnetic field of test particles injected in magnetohydrodynamic (MHD) domains of reconnection without including kinetic effects, such as pressure anisotropy, the Hall term, or anomalous effects, increases exponentially. Also, the acceleration of the perpendicular component is always possible in such models. Within contracting magnetic islands or current sheets the particles accelerate predominantly through the first order Fermi process, as previously described, while outside the current sheets and islands the particles experience mostly drift acceleration due to magnetic fields gradients. The importance of inclusion of a guide field or performing fully three dimensional studies for a complete understanding of the process of particle acceleration in astrophysical reconnection environments is demonstrated as well.

 

17 de abril  (14:00, Aditório do 8º andar, Bloco B- Santo André)

Mesoscopic Quantum Optics of Nanocavity Quantum-Dot Systems

Palestrante: Boris Anghelo Rodríguez Rey (Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia)

 Microcavity quantum electrodynamics (CQED), the interplay between quantum optics and solid state systems, has recently emerged as one of  the most active and promising research fields. A single quantum emitter, a Qdot or a Qwell, coupled to one confined light mode in a photonic crystal or a micropillar-cavity is one of these CQED systems with more perspectives for device applications such as single photon sources and quantum information processing. Furthermore, this system exhibits fundamental physical phenomena such as weak and strong coupling, Purcell effect, non-classical light, and polariton laser (non-equilibrium BEC). In this talk we will give a short review on the subject. Also, we shall show recent results obtained in our group about i) the theory of polariton bath (master equation) and ii) the different quantum phases arising in a microcavity-quantum dot system.

 


Seminários 2013

QUARTA-FEIRA - 18 DE DEZEMBRO - 10h

Metric Space Formulation of Quantum Mechanical Conservation Laws

Profa. Irene D´Amico, University of York, UK

Conservation laws are a central tenet of our understanding of the physical world. Their tight relationship to natural symmetries was demonstrated by Noether in 1918 and it has since been a fundamental tool for developing theoretical physics. In this talk we demonstrate how these laws induce appropriate `natural' metrics on the related physical quantities and how the relevant physics is translated into the metric analysis[1]. We argue that this alternative picture provides a new powerful tool to study certain properties of many-body systems, which are often complex and hardly tractable when considered within the usual coordinate space-based analysis, while may become much simpler when analyzed within metric spaces.

We exemplify this concept by looking at the relationship between wavefunctions and their densities, which, when considering ground states, is at the core of standard Density Functional Theory (DFT)[2].  We show that a suitable metric stratifies Fock space into concentric spheres on which maximum and minimum distances between states can be defined and geometrically interpreted. Unlike the usual Hilbert-space analysis, our results apply also to the reduced space of only ground states and to that of particle densities, which are metric, but not Hilbert, spaces. The Hohenberg-Kohn mapping between densities and ground states, which is highly complex and nonlocal in coordinate description, is found, for three different model systems, to be simple in metric space, where it becomes a monotonic and nearly linear mapping of vicinities onto vicinities.

 

Further we present results to show how the metric analysis can assist in understanding the characteristics of approximations to the exchange-correlation potential, v_xc, the key quantity for practical applications of DFT. We demonstrate the power of this new method of analysis by applying it to the Local Density Approximation, one of the widely used approximations to v_xc[3].

 

TERÇA-FEIRA - 03 DE DEZEMBRO - 14h

Thermodynamics of quantum systems, or how I learned to stop worrying and love high temperatures

Prof. Mauro Paternostro, CTAMOP, Queen's University Belfast

I will give a gentle introduction to the quantum mechanical formulation of thermodynamics at the quantum level. Together, we will focus on the possibility to define and probe thermodynamical features of systems that are brought out of equilibrium. In particular, I will concentrate on the platforms provided by quantum optomechanics and quantum many-body systems. 

 

TERÇA-FEIRA - 19 DE NOVEMBRO - 14h

Biologia Quântica

Prof. Fernando Semião - Universidade Federal do ABC

Apresentaremos nesse Colóquio alguns dos aspectos que guiam e motivam estudos recentes sobre a manifestação e possível relevância de efeitos quânticos não-triviais em sistemas biológicos. Em especial, revisaremos um importante resultado dessa área de pesquisa, que é o conceito de transporte auxiliado por coerência quântica e decoerência. Esse mecanismo parece ser relevante para obtenção das altas eficiências no transporte de excitações em complexos fotossintéticos de bactérias verdes sulforosas. A ideia é manter a discussão em seus aspectos físicos básicos, tentando tornar o assunto interessante para todos presentes.  

 

TERÇA-FEIRA - 15 DE OUTUBRO - 14h  

Grafeno real através de Teoria Quântica de Campos

Dr. Ignat Fialkovskiy - Universidade Federal do ABC

Grafeno, uma camada monoatômica de carbono, é um material extraordinário sob muitos aspectos. Do ponto de vista teórico ele oferece uma oportunidade inédita para investigar a Teoria Quântica de Campos na ponta do lápis.

Depois de esboçar brevemente a estrutura cristalina do grafeno e o modelo de ligação forte que é usada para a descrição das propriedades dos elétrons dentro dele, nos focaremos em métodos de TQC aplicados à investigação das propriedades do grafeno. Em particular, abordaremos as propriedades de transporte das camadas de grafeno suspenso, e a influência delas tanto nos campos EM clássicos, quanto no vácuo da Eletrodinâmica Quântica. Dois efeitos mais importantes são considerados: o efeito (quântico) de Faraday, e o efeito Casimir entre grafeno suspenso e um condutor paralelo.

Finalmente, consideraremos nanofitas de grafeno e discutiremos as condições de fronteira apropriadas e a influência delas nas propriedades de transporte. 

 

TERÇA-FEIRA - 24 DE SETEMBRO - 14h

Transition metal atoms in molecules and solids: from point defects to embedded nanostructures

Prof. Hannes Raebiger
Universidade de Yokohama, Japão

Transition metal impurities usually induce deep levels in the band gap with multiple charge states [1], associated with distinct coloration and possibly even magnetism [2]. Likewise, small molecules with a central transition metal atom are multivalent and exhibit vivid colors depending on their spin state. The physics of transition metal atoms in both molecular and solid environments is discussed. Accurate quantum chemical calculations of 3d transition metal atoms in small molecules and various semiconductor or insulator environments are presented. The origin of low and high spin states, as well as various bulk defect scenarios ranging from shallow defect to polaron trapping. In case of bulk impurities, also their collective beavior is described: typically the 3d impurities are spin polarized, which may or may not lead to long range magnetic interactions [2]. The chemical interactions among 3d impurities, phase separation, as well as interactions with intrinsic or co-dopant defects and complex formation [3] are also discussed. Recent results regarding quasi-1D phase separation in dilute magnetic semiconductors will be also discussed [4].

The molecular calculations are carried out within state-of-the-art CASSCF calculations, which accurately describe electron correlations. This calculations demonstrate the explicit failure of one-electron theories and show that an accurate description of spin states is only possible using many-electron wavefunctions. The bulk calculations rely on density-functional theory, where conventional LDA/GGA functionals often fail to describe the physics of 3d elements in any environment. In particular, small polaron behavior seems to be a case where even hybrid functionals fail, and explicit self-interaction corrections become essential.

1) H. Raebiger, S. Lany, and A. Zunger, Nature 453, 763 (2008).

2) A. Zunger, S. Lany, and H. Raebiger, Physics 3, 53 (2010).

3) H. Raebiger, Phys. Rev. B 82, 073104 (2010).

4) H. Nakayama, T. Fujita, and H. Raebiger, Appl. Phys. Express 6, 073006 (2013).  

 

TERÇA-FEIRA, 27 DE AGOSTO

Eletrônica com moléculas: como entender e usar o transporte de elétrons para construir os dispositivos do futuro

Prof. Alexandre Reily Rocha
Instituto de Física Teórica - UNESP

Como fazer para ter mais fotos no meu iphone? Como ter jogos de computador cada vez mais realistas? Como armazenar o DNA sequenciado de um indivíduo e encontrar sequências que indicam possíveis doenças? Desde 1947, quando foi inventado o transistor, e teve início a era da informação, a resposta para estas perguntas tem sido: miniaturização. Mas há limites neste processo, e estamos chagando neles. Enquanto buscamos processadores e hard drives cada vez menores e mais rápidos, no corrente processo de redução das dimensões dos circuitos, logo teremos sistemas compostos por um número pequeno de átomos.

Nas dimensões do bilhonésimo do metro, nasce a nanociência. Ao mesmo tempo a química orgânica se desenvolveu paralalemente e hoje é possível "desenhar" uma infinidade de moléculas orgânicas com alto grau de pureza e diferentes propriedades. Surge então a possibilidade de integra-las a dispositivos eletrônicos, no que chamamos de eletrônica molecular. Precisamos, ao mesmo tempo, aprender a ver e manipular, moléculas e principalmente entender e dominar a física por trás de fenômenos totalmente diferentes daqueles vistos nos dispositivos atuais.

O mundo, nestas dimensões é dominado pela mecânica quântica. O potencial é grande e os desafios também. Neste seminário irei abordar alguns destes temas e mostrar como podemos estar próximos de uma mudança de tecnologia. 

 

TERÇA-FEIRA - 16 DE JULHO - 14h

Ensaio sobre a cegueira cósmica
Prof. Paulo S. Rodrigues da Silva
Universidade Federal da Paraíba

Graças aos experimentos precisos que dominaram a Cosmologia a partir do fim do Sec. XX, hoje sabemos com grande precisão que aquilo que considerávamos ser toda a matéria no Universo, planetas, estrelas, galáxias, buracos negros, referem-se apenas a cerca de 5% de tudo que os experimentos mais sofisticados foram capazes de detectar. Sabemos que uma das componentes "invisíveis" da matéria, a chamada Matéria Escura, representa quase que a totalidade de toda matéria responsável pela formação das galáxias e, por consequência, do Universo como o conhecemos, representando outros 27% de todo seu conteúdo. Além disso, não se tem idéia de nada no tocante às partículas elementares, capaz de descrever a maior componente do Universo, a chamada Energia escura, formando 68% de todo seu conteúdo. Nesta palestra, vamos nos ater ao problema da Matéria Escura, cuja solução pode, em princípio, ser obtida no reino das Partículas Elementares. Dado o que conhecemos sobre a evolução do Universo e o Modelo Padrão das Partículas Elementares, discutiremos as características relevantes necessárias para uma partícula a fim de resolver o problema da Matéria invisível de maneira natural. Finalmente, veremos que tais partículas escuras podem não ser assim tão invisíveis como parece, tal que temos meios de detectá-las e investigá-las mais a fundo e, quem sabe, revelar um pouco mais sobre a origem de nossa cegueira cósmica.

 

Quinta-Feira, 11 de Julho, 14h

The Pierre Auger Observatory enhancements and ANDES an underground laboratory in the South
Prof. Ivan Sidelnik
Centro Atômico de Bariloche

In this talk I will summarize some of the ultra high energy cosmic rays features that are not yet understood and how the Pierre Auger Observatory is prepared to study this using an enhancements called AMIGA. I will focus on the Auger Observatory and AMIGA detectors describing the building of this enhancement showing the test of the first prototype and the installation of the firsts detectors with some results comparing laboratory and field measurement. 

I also will give a brief introduction of what could be a very important possibility of an underground laboratory in the southern hemisphere: the ANDES underground laboratory. 

 

Terça-Feira - 18 de junho

Luz síncrotron, o LNLS, e Sirius, o novo acelerador brasileiro

Prof. Antonio José Roque da Silva

Laboratório Nacional de Luz Síncrotron/LNLS - CNPEM/ABTLuS

O uso de luz síncrotron, pelas mais variadas áreas do conhecimento, tem tido, mundialmente, um crescimento contínuo. Isso, em parte, se deve aos aceleradores de terceira geração, que com brilho muito maior, permitem novos experimentos e novas técnicas.

O Brasil teve uma importante contribuição para o desenvolvimento da ciência na America Latina quando desenvolveu a tecnologia e construiu a primeira fonte de luz síncrotron no hemisfério sul. O Laboratório Nacional de Luz Síncrotron - LNLS, opera esse equipamento como uma facilidade aberta a usuários do Brasil e do mundo desde 1997. Apesar desse sucesso, a presente fonte de luz síncrotron brasileira é uma máquina de segunda geração, com baixa energia, alta emitância, e poucos trechos retos para dispositivos de inserção. A partir de 2008 o LNLS está engajado no projeto de um novo acelerador síncrotron, de terceira geração. Esta será uma das maiores e mais complexas infra-estruturas científicas já construídas no país, e irá prover a comunidades de ciência e tecnologia com um equipamento no estado da arte, competitivo com com os melhores síncrotrons  já existentes ou em construção no mundo. Essa nova fonte irá permitir a execução de pesquisas avançadas que hoje não são possíveis de serem realizadas no Brasil. Nessa palestra, um panorama da evolução e situação atual do LNLS será apresentada, bem como as perspectivas futuras relacionadas ao Sirius.

 

Terça-Feira, 21/05


Time-dependent density-functional theory: overview and recent highlights

Prof. Carsten A. Ullrich, Associate Professor, Department of Physics & Astronomy

University of Missouri

Time-dependent density-functional theory (TDDFT) is a universal approach to the dynamical electronic many-body problem in atoms, molecules and solids. With TDDFT one can describe electronic excitation processes and calculate optical spectra of materials with unprecedented accuracy and computational efficiency. I will explain the formal background of TDDFT, give an overview of its broad range of applications, and discuss some of our own recent work on excitons in solids and charge-transfer excitations in organic donor-acceptor molecules.

 

Terça-Feira, 02/04

The Long-Baseline Neutrino Experiment (LBNE)

Dr. Milind Diwan, do Brookhaven National Laboratory, USA

O Dr. Milind Diwan do Brookhaven National Laboratory falará sobre o projeto LBNE, que será um experimento com o objetivo de compreender melhor propriedades dos neutrinos e seu papel no universo. Este experimento usará neutrinos produzidos no Fermilab e enviados para um detetor construido a aproximadamente 2 km de distância, no laboratório Sanford. 

 

Terça-feira, 12/03

Título: The Higgs mechanism in questions and answers

Prof. Igor Ivanov, Liège University

Resumo: 2012 was a milestone year for high-energy physics. The remarkable discovery of the Higgs boson at the LHC puts an end to decades of desperate Higgs searches and opens the era of Higgs boson exploration. This discovery received tremendous amount of publicity, often not accurate enough, and created in the non-expert audience some misconceptions about experimental searches for the Higgs boson and its role in particle physics. I will go through some of them trying to give answers as accurate as possible but at the same time avoiding technical details. 

 

Quinta-feira, 07/03

Título: The Near Future of Gravitational Wave Detection

Prof. Cole Miller, University of Maryland

Resumo: The next generation of gravitational wave detectors, which will take science data within five years, is expected to yield unprecedented information on compact binaries involving neutron stars and black holes.  These detectors also have the possibility of constraining asymmetries in rotating neutron stars, and with luck could detect gravitational waves from a supernova in our galaxy.  I will discuss the science of gravitational waves and the astrophysical realm it is expected to unveil, including the possibility of the first reliable and precise constraints on neutron star radii.

 

 

Terça feira, 19 de fevereiro de 2013

Título: Os mapas 3D do universo e a busca pela natureza da energia escura

Prof. Raul Abramo (USP)

Resumo: Um dos maiores mistérios da Ciência moderna é a razão pela qual o universo está se expandindo de forma acelerada. A explicação pode ser uma nova forma de matéria/energia, uma nova constante fundamental (a Constante Cosmológica), ou até mesmo uma nova teoria da gravidade. Nesse colóquio vamos revisar a forma pela qual os mapas 3D do universo serão cruciais para compreender a natureza da energia escura. Em particular, vamos explorar a complementaridade entre a teoria e as observações, e as novas oportunidades que se abrem com a entrada do Brasil em diversos projetos de grande porte na área de Cosmologia.

 

Terça-Feira, 22 de Janeiro de 2013

Gravitação Semiclássica sob Perspectiva da Teoria da Informação Quântica

Prof. André G. S. Landulfo (UFABC)

 

Resumo: A teoria quântica de campos em espaços-tempos curvos faz previsões extraordinárias sobre o comportamento de campos quânticos na presença de campos gravitacionais intensos. Entretanto, essas descobertas notáveis levam a uma série de novos questionamentos. O desenvolvimento de uma teoria na interface entre relatividade, mecânica quântica e teoria da informação pode não só lançar nova luz sobre tais questões como também permitir a descoberta de novos efeitos que nos dêem insights sobre como deve ser o regime quântico da gravitação. Nesse seminário, revisarei vários resultados recentes dessa nova área, como por exemplo, a não violação das desigualdades de Bell quando os detetores que fazem as medições movem-se rápido o suficiente e a morte súbita do emaranhamento entre dois qubits nas vizinhanças de um buraco negro. Ao final, discutirei as perspectivas da área enfatizando o chamado "paradoxo" da perda de informação em buracos negros e a questão de qual a origem de sua entropia.

 

Seminários 2007


10 de dezembro (16:00h, no 6º andar)

“Fases geométricas e invariantes dinâmicos em Mecânica Quântica”

Eduardo I. Duzzioni (UFABC)

Em 1984, M. V. Berry notou que quando um autoestado do hamiltoniano evolui cíclica e adiabaticamente, este adquire uma fase que depende somente da sua trajetória no espaço de Hilbert, além da fase dinâmica usual que depende apenas da sua autoenergia. A importância da fase de Berry ficou demonstrada nos mais variados contextos da Física, que vai desde sistemas da Óptica Quântica até a Física do Estado Sólido, sendo que uma das suas recentes aplicações ressalta a possibilidade de se realizar Computação Quântica resistente a erros.
Neste seminário será ressaltada a importância das fases geométricas no contexto da Mecânica Quântica, assim como a generalização destas fases para evoluções não adiabáticas através da teoria do invariantes dinâmicos. Embora a compreensão das fases geométricas em sistemas quânticos abertos permaneça um problema sem solução, será apresentada a nossa contribuição para este tema.


05 de dezembro (14:00h, no 6º andar)

Colóquios do CCNH “In quest of Nanoscience”

Terry Shinn (CNRS, Sorbonne, École de Hautes Études en Sciences Sociales)

Nanoscience may be regarded as a small or moderate stream of knowledge and skills flowing into the broader river of quantum physics. While nanoscience is thus one constituent of quantum research, one may also ask if nanophysics does not exhibit qualities that importantly distinguish it from the major currents that make up the dominant quantum physics movement, which focuses on characteristically quantum questions. Our underlying hypothesis is that the structure and dynamic of circulation and epistemic synergy, which may represent a signature of nanoscience, reflect broader contemporary cultural transformations. The multiplication and densification of group and organizational boundaries on a societal level, linked to emergent forms of synergy and circulation, may constitute powerful driving forces fueling significant contemporary cultural change.


04 de dezembro (15:30h, no 6º andar)

Seminário do CMCC “Nadando e dançando no espaço-tempo e o pára-quedas relativístico”

Eduardo Gueron (UFABC)

Apresentar resultados de como a geometria do espaço-tempo pode ser utilizada para que corpos extensos se movimentem por meio de variações cíclicas em suas formas. Tal mecanismo é de natureza semelhante ao empregado por algumas bactérias e protozoários para nadar (natação não inercial). Serão apresentados outros mecanismos de acelerar ou frear a queda de um corpo extenso por meio de variações internas em seu formato.

03 de dezembro

“Oscilações de Buracos Negros”

Alberto Saa (UFABC / UNICAMP)

Será feita uma breve revisão dos principais resultados recentes sobre a evolução temporal de perturbações em buracos negros e sua relevância para o problema das ondas gravitacionais, com especial ênfase nos chamados modos quase-normais, predominantes no regime linear, e na métrica de Robinson-Trautman, o principal ponto de partida para o estudo do regime não-linear de sistemas axissimétricos.


28 de novembro

Colóquios do CCNH “Nanotubos, Nanofitas e Nanofios: Propiedades Eletrônicas e deTransporte”

Adalberto Fazzio (UFABC)


26 de novembro

“Física surpreendente em uma única camada atômica de grafite (grafeno)”

Ana L. C. Pereira (UNICAMP)

Amostras contendo apenas uma camada atômica de grafite, conhecidas como o grafeno, foram estabilizadas pela primeira vez em 2004. Apesar de sua curta história, o grafeno já revelou muita física nova e tem atraído enorme atenção ultimamente, devido a inúmeras observações surpreendentes com relação às suas propriedades eletrônicas. Farei neste seminário uma introdução à física desse novo material, mostrando que além do grafeno ser de grande interesse fundamental por sua especial estrutura de bandas, ele apresenta qualidade excepcional para o transporte eletrônico, com altíssimas mobilidades e aplicações potenciais em nano-dispositivos eletrônicos. Discutirei resultados dos meus trabalhos recentes na área, mostrando em particular propriedades de localização eletrônica completamente não-usuais no regime Hall quântico, ou seja, na presença de campo magnético e de desordem. A explicação para a localização anômala observada está relacionada à segregação das funções de onda em apenas uma ou outra das sub-redes (polarização de sub-redes) do grafeno.

12 de novembro

“Censura Cósmica, Buracos Negros e o Efeito de Tunelamento Quântico”

André Ricardo Rocha da Silva (IFT)

A conjetura da censura cósmica afirma que toda singularidade espaço-temporal resultante do colapso gravitacional completo de um corpo deverá estar contida no interior de um buraco negro. Em relatividade geral clássica esta conjetura possui boa sustentação. Neste seminário, apresentarei nosso estudo sobre esta conjetura à luz da mecânica quântica. Será visto que devido ao efeito de tunelamento quântico usual, a conjetura da censura cósmica pode ser violada.


06 de novembro

"Magnetorresistência Gigante: da descoberta ao Nobel"

Mario N. Baibich (Instituto de Física, UFRGS)


A Magnetorresistência Gigante (GMR), um dos primeiros resultados da nanociência, se transformou em um dos primeiros sucessos de mercado da nanotecnologia. A GMR é, também, o assunto escolhido para o Prêmio Nobel em Física de 2007.

Nesta palestra introduzirei o conceito do fenômeno físico da GMR e falarei de algumas das muitas derivações que se seguiram àquela descoberta. Muitas das aplicações serão também tratadas. Em particular, focaremos nossa atenção nos conceitos básicos envolvidos nas chamadas válvulas de spin e o novo campo da spintrônica.


29 de outubro

“Estudo das propriedades estruturais, termomecânicas e de transporte em filmes finos e ultrafinos de carbono.”

Ana Melva Champi Farfán (IF/LNMS/USP)

Recentemente, o estudo de filmes finos e ultrafinos de carbono tem despertado um grande interesse devido às descobertas de seus potenciais aplicações tecnológicas na micro e nanoeletrônica. Em particular, a descoberta da síntese de filmes ultrafinos de carbono como o grafeno, e a observação neste material de uma alta mobilidade dos seus elétrons a temperatura ambiente, apontam ao grafeno como um forte candidato a substituir o silício. Uma monocamada de grafite bidimensional, a qual é composta de anéis benzênicos formando hexágonos de carbono, é conhecida como grafeno. Em geral este sistema tem sido muito utilizado para descrever e tentar explicarem muitas das propriedades dos materiais baseados em carbono, incluindo filmes finos de grafite, fulerenos, nanotubos de carbono etc.. Desses materiais, os nanotubos de carbono – os quais são folhas de grafeno enroladas na forma de um cilindro –, foram durante algum tempo considerados uns dos materiais alternativos promissores da nanotecnologia para substituir o silício. No entanto, a produção de nanotubos de carbono homogêneos e de alta qualidade para o emprego na construção de dispositivos eletrônicos requer tecnologia cara e sofisticada.
Neste seminário serão abordadas as técnicas de deposição e síntese de filmes finos e ultrafinos de carbono, como também as técnicas de caracterização necessárias para estudar suas propriedades estruturais, termomecânicas e de transporte nestes materiais.

22 de outubro

" Informação Quântica: uma tecnologia emergente "

Roberto Menezes Serra (UFABC)


A Teoria da Informação Quântica (IQ) é uma nova área do conhecimento que tem atraído grande interesse das comunidades científicas internacionais. Tal interesse se deve à possibilidade que a IQ apresenta para o processamento (computação quântica) e transmissão (comunicação quântica) de informação uma forma mais eficiente que os sistemas convencionais. Nesse seminário apresentaremos uma visão geral dessa área de pesquisa que já pode ser considerada uma tecnologia emergente.


15 de outubro

" Sidereus Nuncius: a Física das Astropartículas "

Marcelo Augusto Leigui de Oliveira (UFABC)

O Observatório Pierre Auger foi desenhado para aumentar em uma ordem de grandeza o poder de coleção dos experimentos anteriores de raios cósmicos de ultra-alta energia. Ele tem a caracterísitica única de combinar detectores de superfície e de fluorescência, que é sua natureza híbrida. Esta habilidade sem precedentes de estudar a detecção e a sistemática da reconstrução e a combinação de estatítica e qualidade de dados levará certamente a novas descobertas sobre a origem dos raios cósmicos de energias mais altas, através de medidas do espectro de energia, composição química e direção de chegada. Nesta apresentação, farei um resumo sobre o que as astropartículas estão nos dizendo até o momento.


19 de setembro

Aula Inaugural "Einstein e o Movimento Browniano"

Silvio R. A. Salinas (UFABC / IF-USP)

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