Colóquios 2021

Colóquios 2021

 

27 de outubro

Lazaro Padilha (Unicamp)

Título: Perovskite nanoparticles: novel class of nanomaterials, novel physical processes, new opportunities

Resumo: Six years after the first successful synthesis of all-inorganic perovskite nanomaterials, this novel class of quantum-confined semiconductor became the focus of research for a number of groups worldwide. Much of this growing interest in investigating CsPbX3 (X = Cl, Br or I) has emerged from their set of unique photophysical properties. In this talk, I will discuss the unique electronic structure of perovskite quantum dots (PQDs) and perovskites nanopletlets (PNPs) and the consequences on their photophysical properties, which include strong multi-exciton Coulombic interactions, peculiar band alignment with photoemission that originates from a bright triplet level, and unusual electron-phonon interactions.

 

20 de outubro

Felipe Andrade-Oliveira (University of Michigan, USA)

Título: Entendendo o Universo através de grandes levantamentos: resultados do Dark Energy Survey Y3

Resumo: Um dos principais caminhos apontados nesta década para o nosso entendimento da energia escura, matéria escura e do Universo como um todo é através da criação de mapas detalhados de posições e cosmic shear de galáxias. Por meio desses mapas, é possível traçar a evolução de formação de estruturas, composição cósmica através das distorções gravitacionais no caminho da luz proveniente de objetos distantes no espaço e no tempo até nós. No The Dark Energy Survey coletamos e analisamos as estruturas em grandes escalas em 1/8 da área total do céu. Esse esforço envolveu a colaboração de centenas de cientistas, culminando no mapa mais preciso já feito até hoje e em vínculos cosmológicos sem precedentes sobre a composição cósmica. Neste seminário, discutirei o longo caminho até esses resultados. Apresentarei os resultados obtidos por nós, a tensão entre medidas do Universo recente e do Universo primordial e finalmente os caminhos para as novas gerações desse e de outros experimentos cosmológicos.

 

6 de outubro

Fernando de Melo (CBPF)

Título: Mudando a perspectiva dentro da mecânica quântica

Resumo: A mecânica quântica se originou por volta de 1900 e foi prontamente empregada para descrever a escala atômica da matéria. Mais de um século depois, a mecânica quântica é uma das teorias mais testadas da ciência. Todas as suas previsões foram observadas com incrível precisão. O controle dos sistemas quânticos atingiu níveis sem precedentes, culminando com o Prêmio Nobel de 2012 "por métodos experimentais inovadores que permitem a medição e manipulação de sistemas quânticos individuais". Nessa perspectiva, era óbvio saber qual era o sistema sendo medido (quântico) e o sistema usado para medição (clássico).

Essa perspectiva está mudando. Experimentos de dupla fenda com moléculas complexas, espelhos micrométricos resfriados ao estado quântico fundamental, e computadores quânticos com 1.000 qubits já são uma realidade. Aspectos intrinsecamente quânticos são observados em sistemas cada vez maiores. A distinção entre o sistema e o dispositivo de medição está se tornando cada vez mais tênue. O gato de Schrödinger, em certo sentido, está mais vivo do que nunca. Nesta contribuição, apresentaremos um formalismo, dentro da mecânica quântica, que permite descrever um sistema em diferentes níveis de detalhamento, ou seja, que nos permite mudar a perspectiva da descrição de um sistema em função do nível de resolução disponível/desejada. Em suma, nosso formalismo permite descrever sistemas microscópicos e macroscópicos dentro da mecânica quântica, e também conectar essas descrições. Entre as várias aplicações de nosso formalismo, mostraremos, por exemplo, como a dinâmica estocástica não linear efetiva pode emergir da evolução quântica determinística linear.

 

29 de setembro

Alessandro Avila (APS-PRL)

Título: Tudo o que você sempre quis saber sobre … papers (o lado humano da física)

Resumo: A física é uma atividade humana. O fazer ciência envolve não apenas ter ideias e tomar dados, mas também o convencimento dos seus pares e clareza de comunicação dos resultados. Nesta apresentação, abordarei como os princípios do fazer ciência se refletem na comunicação entre cientistas, em especial em sua forma mais importante: artigos científicos, ou papers. A maneira como papers são pensados, tratados por editores, avaliados por outros cientistas, e publicados será o nosso tópico central.

 

22 de setembro

João Nuno Barbosa Rodrigues (UFABC)

Título: Constructing realistic low-energy effective models of materials 

Resumo: Recent advances in algorithms and computer performance enabled us to accurately simulate the many-body problem of systems with a few hundred electrons. Still, this is often too small to allow for realistic studies of low-energy properties of materials which generally take place at much larger length scales. Condensed Matter physicists thus frequently resort to working with simple effective models, justified by clever physical arguments and experimental observations. Such models often provide valuable physical insight and enable larger length-scale studies. However, since model parameters are invariably unknown, this approach often lacks predictive power, an issue that turns more significant in materials with strong electronic correlations. Being able to controllably construct accurate effective models of materials would allow us to bypass this conundrum. In this colloquium I will present a methodology that attempts to fill this gap by using highly accurate many-body simulations of a material to inform the construction of effective model Hamltonians that approximate the material's low-energy physics. I will show some results and discuss prospects for this technique.

 

11 de agosto 


Andre Carvalho (Quantum Control Solutions, Australia)

Título: Controle de sistemas quânticos com ruído e o desenvolvimento de software para tecnologias quânticas

Resumo: Um dos grandes desafios práticos para a realização de computadores quânticos, e de outras tantas tecnologias baseadas em fenômenos quânticos, são os efeitos deletérios de ruído, instabilidades e erros no hardware. Nesse seminário discutiremos o efeito de ruído na performance de portas lógicas quânticas e soluções para o problema baseadas em controle quântico robusto. Definiremos o que consideramos robustez e como obter e implementar soluções robustas usando as ferramentas de software desenvolvidas na Q-CTRL. Finalizaremos mostrando experimentos realizados nos computadores quânticos da IBM utilizando dois tipos de estratégias para a criação de pulsos robustos: i) otimização baseada no modelo físico do hardware, e ii) uso de aprendizado por reforço.

 

04 de agosto 

Roberto Serra (UFABC)

Título: Oportunidades de pesquisa e desenvolvimento nas novas tecnologias quânticas

Resumo: A segunda revolução quântica promete avanços disruptivos em tecnologias para processamento de informação (computação quântica), comunicação (criptografia quântica), sensoriamento (metrologia quântica), além da possibilidade de avançar nosso conhecimento ciência básica através da manipulação individual de sistema quânticos no laboratório. Investimento substancial tem sido direcionado a tecnologias quânticas pelo mundo afora. Neste Colóquio faremos um passeio pela segunda revolução quântica mencionando o estado da arte e principais desafios em diversos temas. Apresentaremos possibilidades e alguns resultados dos grupos de pesquisa e laboratórios da UFABC dedicados à tecnologia quântica. Mencionaremos também algumas oportunidades de desenvolvimento científico/tecnológico que podem envolver diferentes áreas de pesquisa da Física. Por fim, comentaremos algumas ações e propostas para atuação ainda mais incisiva da UFABC nesta revolução científica e tecnológica em curso.

 

28 de julho

Richard Brierley (Senior Editor - Nature Physics)

Título: Inside Nature Physics

Resumo: For fifteen years Nature Physics has aimed to publish high-quality research, reviews and commentary that are accessible and of interest to the whole physics community. I will give an introduction to the journal, its editors and how it fits into the wider Nature portfolio. I'll also try to give insight into the editorial process and how we make our decisions.

 

21 de julho

Tessio de Melo (UFPEL)

Título: Hidden Mediators in Light of Recent Anomalies

Resumo: Recent experimental results have revealed some tension with the predictions of the Standard Model (SM) of particle physics. The dark matter experiment XENON1T reported in 2020 an excess in electronic recoil events with a significance of 3.5 sigma. Also, a few months ago, the Muon g-2 experiment at FERMILAB released its first results, reinforcing the long standing discrepancy on the measured anomalous magnetic moment of the muon and the SM prediction, increasing the significance to the 4.2 sigma level. Motivated by these experimental results, in this talk we discuss the interpretation of these signals in terms of a new interaction mediated by a light vector particle. We discuss how such a light mediator emerges in a popular SM extension, in agreement with existing bounds.

 

14 de julho 

André Jorge Carvalho Chaves (ITA)

Título: Excitons e Polaritons em Materiais Bidimensionais

Resumo: A descoberta do grafeno e outros materiais bidimensionais (2D) abriu um novo campo de pesquisa na Física da Matéria Condensada. Esses materiais 2D possuem propriedades eletrônicas, térmicas, magnéticas e ópticas que atraíram enorme interesse da comunidade científica, por apresentarem comportamentos físicos bem atípicos em relação aos semicondutores padrões investigados até o começo dos anos 2000. Em particular, estou interessado na interação luz-matéria, que é surpreendentemente forte nesses novos materiais apesar deles terem espessura atômica. Como consequência, esses materiais podem suportar modos eletromagnéticos de superfície, conhecidos como polaritons, que se acoplam com modos da matéria, como por exemplo oscilações coletivas de carga (plasmon-polaritons) ou vibrações da rede cristalina (fônons-polaritons). Outra consequência da dimensionalidade reduzida é na blindagem eletrostática menor em relação aos materiais 3D e que permite a existência de estados fortemente ligados de par elétron-buraco, o exciton, nos materiais 2D semicondutores. Neste seminário irei discutir sobre excitons e polaritons em materiais 2D com foco no cálculo das energias de ligação e condutividade óptica incluindo efeitos externos como dependência do substrato e temperatura. Também apresentarei em quais condições os excitons em materiais 2D podem suportar modos polaritônicos. Em sequência, discutirei a absorção unitária de luz por excitons em nanocavidades e por fim, explicarei rapidamente sobre algumas propriedades de excitons-polaritons em heteroestruturas semicondutoras.

 

07 de julho

Fernando Parisio (UFPE)

Título: A search for friendly measures of quantum resources

Resumo: Several tasks of fundamental (or practical) importance in quantum information science require access to a number of copies (N) of a conveniently tailored state. With this motivation, we address the question of how quantities, like entanglement and coherence, depend on the number N of considered systems. This is, generally, a hard problem, often involving optimizations over Hilbert spaces of large dimensions. In this talk, we present a way to circumvent the direct evaluation of such quantities, provided that the employed measures satisfy a self-similarity property, while preserving the tensor-product structure. The theory to be presented is simple and, thus, accessible to students acquainted with elementary quantum mechanics. We call these “benign” measures scalable and show that some well-known coherence and entanglement quantifiers can be described as scalable measures.

 

30 de junho

Kohtaroh Miura (Helmholtz-Institut Mainz)

Título: Lattice QCD Precision Science for Muon g-2 and EW Global Fits

Resumo: New measurements of the muon anomalous magnetic moment (muon g-2) by FNAL-E989 has received great interest and attention. In the theory side, a bottleneck for the precision science is a hadron vacuum polarization (HVP) contribution due to its non-perturbative feature. With a QCD dispersion relation applied to the HVP, there exists 4.2-sigma tension between the Standard Model (SM) and the FNAL/BNL combined results. For this subject, I plan to introduce the latest two results by lattice QCD (LQCD) first principle simulations. One is the HVP muon g-2 recently provided by the BMW collaboration (Nature (2021), arXiv:2002.12347). The result has made a large impact because it shows a much smaller tension to the SM contrary to the dispersive approach. I discuss how the difference between the LQCD and the dispersion would come out. The smaller tension in the muon g-2, in turn, poses another question in the consistency of the running coupling at Z-pole (alpha(Mz)). This is the second topic focused with LQCD data by Mainz/CLS collaboration (soon submitted to arXiv). At the hadronic energy scale, the Mainz/CLS running coupling tends to be larger than the dispersive approach consistently to the BMW's larger muon g-2. Combining the Mainz/CLS results with perturbative QCD at higher energy, we examine the alpha(Mz) and discuss the impact on the electroweak global fits which is of great interest in future experiments such as ILC.

 

31 de março

Maria Aparecida Godoy Soler (IF-UNB / LNND)

Título: Nano Assembly & Drug Delivery Systems

Resumo: Drug delivery systems (DDS) based on colloidal structures have become an emerging field of interest in the past few decades owning to their outstanding ability on transporting and delivering drugs, protecting the drug against degradation, and preventing adverse side effects of toxic drugs. Further, these colloid-based DDS can provide contrast agents for early diagnoses, delay the release of their content, and improve therapeutic efficiency of drugs and photosensitizers by enhancing their availabity in physiological medium or by delivering them to specific targets. This talk will summarize our recent results on the production of colloid-based DDS for application in photodynamic therapy, and delivery of glucosamine, Interferon gamma, finasteride and dutasteride. Moreover, the assembly of colloidal iron oxide nanoparticles and polymers will be presented. Related research was developed for understanding fundamental issues such as the effect of nanocomposite morphology on the collective magnetic properties, through experimental and simulations, performed to assess both, the nanofilm’s morphology and the corresponding magnetic signatures.

 

17 de março

Marcos R. R. Gesualdi (UFABC)

Título:Técnicas holográficas de geração de feixes ópticos estruturados (“structured light”) e suas aplicações em sistemas de instrumentação óptica

Resumo: A holografia é uma técnica interferométrico-difrativa que permite o registro e a reconstrução óptica de imagens 3D de objetos tridimensionais, pois um holograma carrega as informações de intensidade e fase de um objeto ‘holografado’. Recentemente, o aumento da capacidade de processamento e armazenamento dos computadores, o desenvolvimento de novos dispositivos optoeletrônicos e os novos materiais de registro holográfico tem possibilitado a viabilidade de geração de hologramas computacionais (CGH, Computer-Generated Hologram) e analógicos (PRH, Photorefractive holography; e, HMS, Holographic metasurfaces). Bem como, a implementação experimental de sistemas holográficos de registro e reconstrução numérica e/ou óptica de objetos 3D e geração de feixes ópticos não-difrativos (Bessel, Mathieu, Airy, etc) e/ou estruturados (Frozen waves, vórtices ópticos com momento angular orbital, etc). Estes feixes podem ser chamados ondas localizadas (“localized waves”) ou ondas não-difrativas (“non-diffracting waves”) ou ondas resistentes a difração (“diffraction-resistant waves”), que são por definição pacotes de ondas localizadas que podem permanecer invariáveis durante a propagação. Por outro lado, a geração holográfica de feixes ópticos não-difrativos e estruturados (“structured light”) vem apresentando perspectivas promissoras em diversas aplicações em sistemas de instrumentação óptica, como: metrologia óptica holográfica, pinças ópticas holográficas, microscopía holográfica digital, sistemas holográficos de projeção 3D, sistemas de micro-fabricação, interferometria óptica, comunicações ópticas e informação quântica.

 

11 de março

Ricardo Martinez-Garcia (ICTP-SAIFR & IFT – UNESP)

Título: A physics foray into ecology: modeling vegetation dynamics in water-limited ecosystems

Resumo: Water-limited ecosystems are incredibly complex systems covering 40% of Earth's land surface, mostly in developing countries, and are home to 35% of the world population. A paradigmatic property of these ecosystems is the spatial self-organization of vegetation, which leads to strikingly regular spatial distributions of plants. These self-organized spatial patterns have been suggested as important ecosystem health indicators. Specifically, pattern shapes may indicate the proximity of the ecosystem to undergo a desertification transition. Despite this potential ecological importance, the plant interactions that underlie pattern formation remain unclear. Without strong empirical evidence of how these patterns emerge, mathematical modeling has been vital in formulating different hypotheses. However, models assuming different mechanistic origins for the patterns predict contradicting ecological consequences for them. In this context, a new approach to understanding vegetation dynamics in water-limited ecosystems that focus on unveiling how plants interact with each other and how those interactions scale to large population sizes to create emergent patterns is needed. In this presentation, I will first give an overview of existing models for vegetation pattern formation and their connection to well-known physical systems. Then, I will present our efforts to study vegetation dynamics in water-limited ecosystems, using a combination of models and greenhouse experiments.

 

03 de março
 
José Abel Hoyos (IFSC - USP)
 
Título: O que acontece com os modos de fase (Goldstone) e de amplitude (Higgs) na presença de desordem?
 
Resumo: Excitações coletivas de fase (Goldstone) e amplitude (Higgs) desempenham um papel fundamental na matéria condensada. Por exemplo, as excitações de Goldstone podem dominar a resposta termodinâmia em baixas temperaturas e contribuir para a desestabilização de uma fase desordenada em baixas dimensões. Neste colóquio, mostraremos o nosso estudo sobre essas excitações na região da transição de fase quântica superfluido-isolante de Mott em um sistema de bósons desordenados bidimensionais. Por meio de simulações de Monte Carlo e de uma teoria de campo médio quântico não-homogêneo com flutuações Gaussianas, mostramos que o modo de Higgs é fortemente localizado para todas as energias, levando a uma resposta livre de não-analiticidade na região crítica. Em contrapartida, o modo de Goldstone menos energético passa por uma notável transição de deslocalização quando o sistema atinge a fase superfluida.
Título: Buracos Negros, Singularidades e o Prêmio Nobel de 2020
 
Resumo: Ao longo da história, a força gravitacional sempre gerou sentimentos de admiração e perplexidade. A mesma força invisível que faz uma maçã cair na terra mantém a Lua, a Terra e todos planetas em suas órbitas em torno do Sol. A gravitação, como conhecemos hoje, é descrita pela relatividade geral, 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. 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 premio 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, iremos descrever as propriedades desses objetos fascinantes e mostrar aonde eles podem ser encontrados em nosso universo. Assim, exploraremos as consequências do Prêmio Nobel de Física de 2020, que laureou os Físicos Roger Penrose, Reinhard Genzel e Andrea Ghez por estudarem as propriedades desses devoradores cósmicos e mostrarem que no centro de nossa própria galáxia se encontra um buraco negro com milhões de vezes a massa de nosso sol.