Palestras de Física: Tempo, Grafeno, Mudanças Climáticas e Meleca

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Universidade Federal da Paraíba 
Centro de Ciências Exatas e da Natureza
Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Física
RELATÓRIO REFERENTE AO CICLO DE
COLÓQUIOS
Djardiel da Silva Gomes
Mat. 20201002938
João Pessoa, 2020.
O que é tempo? - George Emanuel Avraam Matsas
No colóquio intitulado O que é tempo? realizado no Instituto de Física Teórica da Unesp o
professor George Matsas explana sobre o conceito de tempo através do questionamento que dá
título a palestra. Inicialmente o professor fala sobre as teorias sobre o espaço-tempo (Galileu ou
Einstein). Para definir o que seria o tempo o professor “terceiriza” o problema definindo o que ele
chamou de “relógio honestos” – onde “o tempo é o que relógios honestos medem”. Logo após o
professor mostra algumas testar se os relógios são absolutamente honestos. Em seguida, na segunda
parte da palestra, vemos as aplicações físicas de como o tempo pode ser relativo quando levamos
em consideração fatores, tais como, potencial (exemplo da torre Eiffel), velocidade (exemplos do
foguete, GPS), máquinas do tempo (exemplo do buraco de minhocas para viagens para o futuro e
para o passado onde surge a ideia de universo autoconsistente), dentre outros; podendo esses
eventos serem calculados usando a teoria da relatividade geral. No final o professor recomenda
alguns filmes e deixa as elucubrações se o tempo pode ter tido um começo? O tempo pode ter fim?
O que é o grafeno? - Marcos Assunção Pimenta
A convite da SBF (Física ao vivo), o professor Marcos Pimenta (CTNano - UFMG) fala um
pouco sobre o que é o Grafeno mostrando algumas pesquisas e aplicações desse fascinante material.
Inicialmente vemos uma explanação dos que seriam os ditos materiais bidimensionais até chegar no
que chama-se de grafeno (monocamada do grafite). Logo em seguida o professor mostra algumas
propriedades do Grafeno, citando suas fantásticas propriedades: mecânicas (alta resistência
mecânica) e térmica (alta condutividade térmica) e suas propriedades eletrônicas (estrutura de
bandas com dispersão linear – cone de Dirac) e ópticas (transparente no espectro visível). A partir
do isolamento do grafeno (feito inicialmente por Novoselov e Geim) foi possível a construção de
dispositivos eletrônicos que cominou na prova de várias teorias. Além disso, foi mostrado outras
formas de produzir o grafeno que difere da técnica da fita adesiva usada inicialmente, dentre essas
técnicas podemos citar a técnica de decomposição de vapor químico – CVD. Por fim, o professor
fala sobre novos materiais bidimensionais, como por exemplo, o dissulfeto de molibdênio, dentre
outros com várias propriedades (isolantes, metais, semicondutores...). Concluindo a palestra o
professor faz propaganda do departamento de física da Universidade Federal de Minas Gerais. Em
particular do Centro de tecnologia em nanomateriais e grafeno.
Ciência das mudanças climáticas – Ricardo Magnus Osório Galvão
Nesta palestra transmitida no canal da Sociedade Brasileira de Física no YouTube o
professor Ricardo Galvão (Instituto de Física – USP) fala um pouco sobre a ciência das mudanças
climáticas. Inicialmente o professor traz um embasamento histórico sobre como a temperatura da
Terra varia ao longo da história através de estudo baseados na paleoclimatologia. Além disso, o
professor mostra como podemos inferir a temperatura através da concentração de isótopos de
oxigênio (O16 mais leve e O18 mais pesado) nos polos norte e sul e a concentração de CO2 em
amostras de gelo obtidas no polo norte. Em seguida, mostra estudos que explicam o porque existe
uma variação da temperatura com o passar dos anos, onde isso ocorre devido a inclinação do eixo
da Terra e outros fatores, onde nestas ocasiões o polo norte está mais próximo ou distante do Sol.
Logo após é mostrado a correlação entre a concentração de CO2 e a temperatura média da Terra
fazendo um paralelo com o efeito estufa. Atualmente existem várias empresas espalhadas pelo
mundo que utilização de aparatos sofisticados para aferir a temperatura média da Terra, a partir
disso o professor fala da importância da Amazônia como reguladora do nível de carbono depositado
na atmosfera. Por fim, o professor mostra a importância da preservação da biodiversidade da
Amazônia para finalidades inclusive econômicas. 
A física de meleca – Elizabeth Andreoli de Oliveira
Na palestra intitulada A física da meleca apresentada pela professora da Universidade de São
Paulo Elizabeth Andreoli, foi abordado como a matéria mole se comporta evidenciando suas
características, principalmente, a energia cinética. Inicialmente a professora define o que seria um
sólido informando que o mesmo é caracterizado pela energia de interação entre os átomos. Em
seguida mostra que quando aquecemos o sólido o levamos para um estado líquido – que seria a
matéria mole. Nesse estado não existe uma interação entre os átomos mas ela é comparável a
energia cinética que eles possuem e entre esses dois estados encontramos a matéria mole e como ela
é intermediaria. Como as ligações envolvidas são fracas elas são sensíveis a estímulos mecânicos,
temperaturas e mudanças químicas. O que faz com que esses materiais possuam uma certa fluidez.
Essas ligações fracas ou interações intermoleculares, também são chamadas de forças de van der
Waals ou ligações de hidrogênio. Além disso, a matéria mole pode ser caracterizada por vários
tipos: dispersão coloidal, ferro fluido, emulsão, polímeros, biomateriais e cristais líquidos. Por fim,
a professora mostra alguns exemplos do cotidiano e encerra sua fala.
O que são buracos negros? - George Emanuel Avraam Matsas
Na palestra intitulada com o questionamento: O que são buracos negros? transmitida no
canal do YouTube da sociedade Brasileira de Física professor George Matsas fala um pouco sobre
algumas características dessa singularidade. Inicialmente o professor fala que a ideia de buraco
negro surgiu de trabalhos de Einstein, posteriormente entendeu-se que buracos negros são regiões
de puro vácuo com gravidade tão intensa que nem mesmo a luz pode escapar dela. Onde qualquer
objeto que adentre nesta região diminuirá de tamanho e passará a fazer parte desse singularidade.
Em seguida, o professor mostra como surgem os buracos negros a partir da morte de estrelas
supermassivas e como eles podem ser observados a partir da distorção visual provocada nos raios
luminosos que passam próximos ao buraco negro (simulações computacionais), ondas
gravitacionais e fotografias de radiotelescópios do espectro de radiação emanado pelo disco de
acresção localizado em torno do horizonte de eventos. Por fim, o professor faz algumas
elucubrações do que está por vir e abre a seção de perguntas.
A física da água – Márcia Cristina Bernardes Barbosa
A palestra intitulada A física da água, ministrada pela professora Márcia Barbosa, explana
sobre a água e suas anomalias. Inicialmente a professora mencionam que a água apresentam em
torno de 70 propriedades diferentes, dentre elas, a densidade da água varia de acordo com o estado
físico (sólido, líquido e gasoso). Ao contrário das outras substâncias, a densidade da água é maior
em estado líquido. A água possui o calor específico de 4,18 kJ/kg ºC e como se comporta com as
mesmas características do gelo. Posteriormente, a professora exemplifica alguns materiais
hidrofóbicos e materiais hidrofílicos. Em seguida, ela fala de alguns questionamentos sobre a
quantidade de água a nível global do período de 1950 até 2025 a projeção. Ela enfoca sobre a forma
atômica da água (formato V), tetraédrica e suas implicações, apresentando exemplos práticos como
nanotubos empilhados para a coletar água; estudos sobre processos de dessalinização, limpeza de
água através da elaboração de filtros eficientes. Por fim, a professora deixa uma reflexão sobreo
uso consciente da água. 
Quantum Information – William Daniel Phillips
Nesta palestra – intitulada quantum information realizada no LXI congresso nacional de
física (México) o professor William Daniel Phillips (nobel de física de 1997) fala um pouco sobre a
ideia de informação quântica, o que ele chama da revolução técnico científica do século XXI.
Inicialmente, o professor faz uma contextualização histórica sobre o início da mecânica quântica no
séc. XX (fazendo um paralelo com a mecânica clássica mostrando suas limitações), seu
desenvolvimento, estranhezas, tais como, superposição, emaranhamento de estados e do paradoxo
EPR, e aplicabilidades tecnológicas atuais. Logo após ele fala sobre o surgimento da ideia de
informação quântica no início do século XXI começando a segunda revolução quântica onde agora
temos a interseção com a ciência da informação. Aqui ele traz a ideia de qubits onde teremos uma
superposição entre 0 e 1 (binário) e sua aplicabilidade na computação quântica – que tem um poder
absurdo de processamento e armazenamento de dados com a imensa segurança fornecida pelo
teorema da não clonagem fruto da comunicação quântica. Em seguida, demonstra de como ocorre o
processamento de informação quântica e por fim o professor fala de pesquisas recentes sobre a
construção de computadores quânticos e suas dificuldades tecnológicas.
Why is Time a One-way Street? - Leonard Susskind
Na palestra realizada na universidade de Santa Fe intitulada why is time a one-way street? o
físico de partículas elementares e professor Leonard Susskind fala um pouco de maneira bem-
humorada sobre o tempo e a relação de assimetria, principalmente de como pensamos sobre o que é
o passado e o que é futuro. No entanto, o tempo segue em mão única o que podemos comprovar
com a segunda lei da termodinâmica que nos diz que a entropia sempre deve aumentar. Em seguida
o professor mostra a simetria existe em relação ao tempo tanto nas ideias de Einstein sobre o
espaço-tempo quanto na Mecânica Newtoniana. O primeiro a se questionar de como as leis físicas
podem ser assimétricas em relação ao tempo foi Boltzmann (universo numa caixa – “caixa de
Boltzmann”) onde o professor fala sobre a complexidade de tudo ser construído ao acaso. Logo
após ele traz algumas teorias da cosmologia, tais como o big bang (universo aberto) e o big Crunck
(universo fechado) e suas relações com a constante cosmológica – ou, energia escura. Já se
aproximando do fim o professor fala sobre algumas especulações e ideias, dentre elas, temos a
teoria de multiuniversos – que é vinculada a ideia de um fluxo de fractal. Por fim o professor
agradece a oportunidade e responde alguns questionamentos do público.
The future of particles physics – David Jonathan Gross
Na palestra realizada no centenário de Richard Feynmann intitulada The future of particle
physics o professor da universidade da Califórnia David Gross (laureado com o prêmio Nobel de
2004) inicia sua fala comentando um pouco sobre Feynmann e da maneira divertida que ele
abordava a ciência. Logo em seguida o professor Gross nos mostra o modelo padrão de partículas
elementares explicando o tipo de interação de cada um dos seus componentes fazendo uma síntese
do modelo padrão. Após ele apresenta o que chamou de teoria perfeita: Cromodinâmica quântica –
QCD (um assunto bem complicado por assim dizer) onde mostra várias peculiaridades, dentre elas a
unificação das forças em regimes de altas energias. De acordo com o professor, além do modelo
padrão existe um monte de outras questões importantes, tais como, matéria escura, massa de
neutrinos, dentre outras experimentais e a unificação, gravitação quântica, dentre outras teóricas.
Após ele mostra que o gargalo da física de partículas não é mais teórico e sim experimental, onde
mostra que os teóricos não tem nenhum problema de extrapolar a escala de Planck para regimes de
altas energias. Em contrapartida para os experimentais o professor mostra dois cenários extremos de
quais possíveis descobertas podem ser encontradas (ou não) com o avanço das técnicas
experimentais, como por exemplo, a detecção da matéria escura. Por fim o professor fala sobre o
elo que a física de partículas deverá entender (unificação, o começo e o fim do tempo e a natureza
do espaço-tempo), agradece e abre as perguntas.
Topological Quantum Matter, Entanglement, and a "Second Quantum Revolution" –
Frederick Duncan Michael Haldane
Na palestra ministrada pelo professor da universidade de Princeton Duncan Haldane (Nobel
de física de 2016) no International Centre for Theoretical Sciences – ICTS vemos um pouco do que
ele chamou de segunda revolução quântica. Inicialmente o professor faz uma contextualização
histórica dos primórdios da mecânica quântica – primeira revolução quântica, que teve grandes
nomes como Schrodinger, Heisenberg, Dirac, entre tantos outros. Vários anos depois Richard
Feynmann começou se perguntar como seria os dispositivos em escala nano, escalas tão pequenas
quanto átomos e moléculas lançando a ideia de teoria da informação quântica para construção de
um computador quântica – temos o início da segunda revolução quântica. Em seguida o professor
explica o que é informação quântica inicialmente evidenciando a diferença entre o bit e o q-bit.
Depois nos mostra que o tema central dessa nova abordagem da física está vinculada a propriedade
de emaranhamento de estados quânticos. Logo após o professor fala como os sistemas topológicos
de matéria quântica podem ajudar a proteger o emaranhamento para ser usado em computação
quântica. Em seguida o professor mostra vários trabalhos envolvendo essas teorias, dentre eles, o
trabalho que fala da supremacia quântica. Por fim, motiva os estudantes e agradece a presença de
todos.