Fazendo ciência pela ciência

Coloque-se na seguinte situação: você é um pesquisador estabelecido, tem alunos, pós-docs, um laboratório, algumas linhas de pesquisa. Mas unido a tudo isso, você tem todos os problemas inerentes da carreira: administrar alunos, continuamente brigar procurar por fontes de financiamento para manter seus pós-docs e experimentos, publicar, rebater referees, ter paper rejeitados e publicados, escrever projetos, reescrvê-los, fazer milagres com o dinheiro, etc, etc.

Aí um dia Estocolmo acha legal o que você faz e te dá um Prêmio Nobel. Festa, palestras, dinheiro, palestras, reconhecimento, palestras, viagens, palestras, enfim: a curto prazo a única atividade que você vai ter que fazer é contar pros outros porque Estocolmo gostou do seu trabalho.

Mas o calor arrefece e é preciso voltar ao trabalho. No entanto, dado o seu recém-adquirido prestígio, não vão te faltar alunos, pós-docs, colaboradores, parcerias e, suponho eu, publicar trabalhos se torna mais fácil e aprovar projetos e conseguir dinheiro também.

Nesse momento, e com todos esses aspectos favoráveis em mãos, o que você faria? Continuaria à “toda velocidade”, forçando mais e mais as fronteiras daquela área de pesquisa que te consagrou, fazendo, na maior parte do tempo, “ciência incremental”, como todos fazemos na maior parte do tempo, procurando um novo “jackpot”? Ou você chutaria o pau da barraca e mudaria completamente o seu ramo de pesquisa, abandonaria a competição com outros e iria se dedicar a algo novo? Pense bem: agora você pode “fazer o que quiser”, fazer “ciência pela ciência” e atacar problemas considerados “insolúveis” ou algo assim só pela vontade de fazer porque, afinal, ninguém mais vai te julgar, porque você pode.

Eu sei a minha resposta e não tenho dúvidas que eu sairia da competição e iria escolher estudar problemas os mais complicados possível. Nada de pressão por publicar, nada de pressão por dinheiro, simplesmente fazer ciência para aprender mais e mais e eventualmente, se algo funcionar, fazer outra contribuição decisiva pra ciência.

Mas perguntando aqui e ali, vi que tem gente que pensa o contrário e gostaria de continuar fazendo física dentro do mainstream, do que é tendência, do que é competitivo, porque é aquilo que os motiva a continar fazendo ciência.

Na vida real, o que vejo é que acontecem ambos os comportamentos: alguns vencedores do Nobel simplesmente investem mais e mais e continuam líderes em suas áreas apostando em se manter relevantes na sua área original de pesquisa. Mas alguns outros largam mão e vão estudar tópicos os mais diferentes possíveis. Eu já vi, entre outros: espiritualidade, biologia, o cérebro, a física do câncer e mesmo problemas sem solução aparente, como o tamanho do elétron.

E você? O que faria?

Utilidade Pública: Quer ver 5 prêmios Nobel em ação?

Serviço de utilidade pública: o Instituto de Física da USP em São Carlos promove nos dias 28 de fevereiro e primeiro de março um simpósio em homenagem ao pesquisador Daniel Kleppner.

O prof. Kleppner nunca foi agraciado com um Prêmio Nobel, mas formou vários deles e contribuiu de forma significativa para o entendimento da matéria em escala atômica. Seu status é tão grande que nesta semana se reúnem em São Carlos, interior de São Paulo, 5 ganhadores do prêmio Nobel além diversos picas grossas “eternos candidatos”, gente que fez muito pela ciência e sempre tem seus nomes cogitados aos mais prestigiados prêmios. A seleção de nomes é impressionante. O progrma completo você vê aqui: http://cepof.ifsc.usp.br/symposium_kleppner/program.php .

Caso você tenha chance, compareça. Vai ter física do mais alto nível.

Se interessou, mas não pode comparecer? Siga na TV-USP, ao vivo: para quinta (28/02), o link é este aqui. Na sexta, dia 01/03, o link é este.

Por quem os sinos dobram. Longa vida a Bell.

Nota do dono do blog: Feliz 2013! O Caderno volta à ativa e em grande estilo: com um post sensacional de um autor oculto (nem eu sei quem é!!!) como parte da primeira rodada do Interciência! Você consegue adivinhar quem o escreveu? Deixe o seu chute nos comentários! Abraços e boa leitura!

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Um dos critérios da concessão de prêmios Nobel é que o laureado esteja vivo (desde 1974, premiação póstuma só pode ocorrer se a morte do ganhador sobrevier após o anúncio dos vencedores; e, antes, só se a morte ocorresse depois da escolha [1]). Isso evita que pesquisadores vivos sejam preteridos por grandes nomes de um passado mais remoto e que a morte de um cientista influa em sua escolha (como uma espécie de homenagem in memoriam); mas, como também a tendência é de os prêmios serem concedidos por realizações já muito bem estabelecidas (coisa que pode levar muitas vezes décadas), abre espaço para algumas injustiças: indivíduos com contribuições relevantes deixam de ser homenageados porque decidiram expirar antes.

Um dos casos de grande injustiça, a meu ver, é em relação ao físico britânico John Stewart Bell. O breve relato biográfico a seguir é copiado descaradamentebaseado em texto de Andrew Whitaker [2], a menos onde indicado em contrário.

Bell nasceu a 28 de julho de 1928 em Belfastat, capital da Irlanda do Norte. Em 1945, ingressou no Queen’s Belfast University, graduando-se com louvor em Física Experimental (1948) e em Física Matemática (1949). Ainda como estudante de graduação, discutia com seus professores mostrando insatisfação com a Física Quântica e sua interpretação de modo acalorado e até agressivo.

Ao se graduar, passou a trabalhar no UK Atomic Research Establishment em Harwell, Inglaterra, sendo posteriormente realocado para o grupo de projeto de aceleradores em Malvern, também na Inglaterra – desenvolvendo modos de traçar a trajetória de partículas carregadas.

Em 1951, em ano sabático, no laboratório do físico Rudolf Peierls na Birmingham University, Bell desenvolveu seu trabalho com o teorema CPT (uma teoria quântica de campo canônica – basicamente sem considerar ações imediatas de longa distância e que trabalhe com transformações do espaço-tempo de acordo com a teoria da relatividade de Einstein – é invariante sob operações CPT [3]). Os físicos alemães Gerhard Lüders e Wolfgang Pauli, porém, publicaram seus achados um pouco antes de Bell, de modo que o britânico não tem levado quase nenhum crédito pela descoberta.

Casou-se com a física Mary Ross em 1954. Haviam se conhecido em Malvern e manteriam uma intensa parceria – afetiva e profissional – por toda a vida, publicando, inclusive, alguns trabalhos conjuntos.
Obteve o doutorado em 1956 e, em 1960, mudou-se com a esposa para o CERN. Algumas fontes [2] dizem que a mudança ocorreu pela alteração da linha de pesquisa em física teórica para aplicada em Harwell; outras, que se deu pelo redirecionamento dos esforços britânicos na pesquisa experimental com física de partículas para o CERN [4]. De todo modo, Bell passaria o resto de sua vida trabalhando no CERN.

Seus principais trabalhos abordando a questão das variáveis ocultas exposta no chamado paradoxo EPR (de Einstein, Podolsky e Rosen, os autores do artigo original que apresentava um questionamento sobre a completude da física quântica), juntamente com crítica ao argumento do matemático von Neumann contra a existência de variáveis ocultas foram desenvolvidos em 1964 (mas publicado só em 1966).

Em 1969, juntamente com o físico polonês naturalizado americano Roman Jackiw e com contribuição de Stephen Adler, físico americano, resolveram um problema na teoria quântica de campos. Pela teoria, um píon neutro não deveria decair em dois fótons, mas era exatamente o que ocorria na prática. O modelo algébrico padrão utilizado continha uma falha e quando procedeu-se a quantização (em vez de soluções contínuas), obteve-se a quebra de simetria no modelo, o que explicava o decaimento do píon. Isso é conhecido como anomalia ABJ ou anomalia quiral.

Foi eleito membro da Royal Society em 1972. Em 1988 recebeu a Medalha Dirac do Physics Institute [5], em 1989 foi agraciado com a Medalha Hughes da Royal Society [6] e com o Prêmio Dannie Heinemann de Física Matemática pela American Physics Society [7].

Em 1990, Bell faleceu em decorrência de um derrame cerebral.

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O teorema CPT e a anomalia ABJ já dão mostras do papel importantíssimo de Bell na física teórica e, em particular, na física quântica. Mas Bell foi fundamental com o resultado de seu trabalho de 1964. A partir dele derivaram-se as desigualdades (ou inequações) de Bell. Essas desigualdades puderam ser experimentalmente testadas e os resultados contradisseram as esperanças de Einstein com seu paradoxo EPR (e do próprio Bell, que acreditava nas variáveis ocultas e no realismo local).

Para tentar entendermos melhor a genialidade das inequações de Bell, precisamos entender a questão do realismo local. Até o desenvolvimento da física quântica nas primeiras décadas do século 20, a visão que predominava era a do determinismo. Esse determinismo era ilustrado pelo demônio de Laplace: uma inteligência a quem fosse dado saber o estado de todas as partículas do universo em um determinado instante, poderia simplesmente aplicar as leis da mecânica e conhecer o estado de cada partícula em qualquer outro momento futuro ou passado [8]. Heisenberg mudaria o quadro com seu princípio da incerteza (ou indeterminação).

Duas grandezas conjugadas, como velocidade e momento, não poderiam ter seus valores conhecidos com grau infinito de precisão ao mesmo tempo: quanto mais precisa a determinação do valor de uma das grandezas, menor a precisão do valor de outra. Heisenberg ilustrou com um experimento mental para a observação de um elétron ao microscópio. Para determinar a posição do elétron, seria preciso lançar fótons sobre ele e verificar o espalhamento (difração). Quanto menor o comprimento de onda, menor o espalhamento e maior a precisão da posição do elétron. Porém, quanto menor o comprimento de onda, maior a energia dos fótons e maior a transferência de momento ao elétron, tornando mais imprecisa a determinação da velocidade do elétron. Quanto menos energético o elétron, menos interferência no momento e mais precisa a determinação da velocidade do elétron. Porém o espalhamento é maior e a precisão da posição é menor. [9]

Na interpretação radical para a época da Escola de Copenhagen, isso significaria que, antes da observação, uma partícula não teria um estado definido: ela não estaria na posição x, y ou z. Ela estaria em um estado de sobreposição, em que a partícula estaria ao mesmo tempo na posição x, y e z. Uma função de onda (uma expressão matemática que descreve uma onda) indicaria a probabilidade de a partícula estar na posição x, y ou z depois da observação.

Albert Einstein não aceitava essa interpretação. Para ele (e boa parte dos físicos de então), a partícula tinha uma posição definida antes mesmo da observação. Apenas não saberíamos qual era. É o que os físicos chamam de interpretação realista – qualquer sistema tem um estado bem definido independentemente de observação. No artigo que escreveria com o físico russo Eric Podolsky e com o físico americano e israelense Nathan Rose, é proposto o seguinte experimento mental: dois sistemas (p.e. partículas) são colocados em contato e deixados interargir e se afastarem em linha reta. Princípios físicos bem estabelecidos (e aceitos na física quântica), garantiam a conservação de certas grandezas, como o momento de um sistema. Assim, sendo duas partículas de mesma natureza, teriam a mesma massa, ao se afastarem entre si, partindo da situação de repouso na interação inicial, a velocidade de uma seria exatamente igual a de outra, mas em sentido oposto – conservando o momento inicial (qual seja, zero). Partindo do mesmo ponto, a posição de uma seria a uma mesma distância do ponto inicial do que a posição de outra. Assim, quando suficientemente afastado, se medíssemos a posição de uma, imediatamente saberíamos a posição de outra; e, medindo a velocidade da outra, saberíamos a velocidade de uma. Sendo os autores, como a velocidade da luz é finita e nenhum sinal pode ter velocidade maior – isto é, não haveria nenhum efeito imediato à distância (o princípio da localidade – qualquer evento só pode ser afetado por outro evento que esteja nas imediações, não há uma ação imediata à distância); não haveria tempo de qualquer medição na posição na primeira partícula alterar a velocidade na segunda partícula e vice-versa. Isso permitiria que se conhecesse com precisão tanto a posição de ambas as partículas quanto suas velocidades (e, portanto, momento). Em não havendo possibilidade de um sinal superluminal (com velocidade acima da da luz) ir de um sistema ao outro, os valores das grandezas só poderiam estar definidos desde o começo. [10] Ou será que não?

Os seguidores da interpretação de Copenhagen mantinham que os valores não estavam predeterminados. Bell, que defendia a posição de Einstein, então bolou um modo de verificar a diferença entre as duas interpretações.

Consideremos três parâmetros A, B e C. Digamos, A – é loiro; B – tem menos de 1,60m de altura; C – é do sexo masculino. Em qualquer sala de aula, há um certo número (igual ou maior do que zero) de alunos que são loiros e têm 1,60m ou mais de altura N(A~B); um certo número que são loiros e do sexo feminino N(A~C) e que têm menos de 1,60m e são do sexo feminino N(B~C). É fácil ver que:
N(A~B) + N(B~C) ≥ N(A~C) [ineq. 1]

Se todos que são B são também C, então o número de alunos que são A, mas não são B, é igual ao número de alunos que são A, mas não são C (e, naturalmente, o número de alunos que são B, mas não são C, é igual a zero). Se nenhum que é B é C; o número de alunos que são A, mas não B, é igual ao de alunos que são A e C; o número de alunos que são B, mas não C, é igual ao número de alunos que são B; e o número de alunos que são A, mas não C, é igual ao número de alunos que são A e B. O número de alunos que são A e B, no máximo, é igual ao número de alunos que são B (caso todos os que são A sejam também B). Então, qualquer situação intermediária também obedece à inequação 1.

Isso vale para quaisquer conjuntos de variáveis A, B e C, desde que sejam variáveis clássicas: que obedeçam aos princípios do realismo e da localidade – o realismo local.
Se os estados das partículas, como elétrons, são definidos independentemente de observação, então teríamos a estatística das observações de parâmetros A, B e C que obedecem à inequação. Obviamente não faz sentido falar em elétrons garotos ou elétrons loiros (embora certamente todos sejam menores do que 1,60m). Uma característica quântica do elétron que se pode medir é o spin (grosso modo correspondente ao momento angular). Se um par de elétrons é gerado a partir de um processo em que se possa aplicar os princípios de conservação (digamos decaimento de uma partícula com spin 0, como um fóton), então teríamos um determinado número de elétrons com spin a 0°, 45° e 90° em uma dada direção para a direita ou para a esquerda (cuja soma ao fim fosse de 0). Sendo A = 0° direita; B = 45°direita e C = 90° direita:
N(0° direita e 45° esquerda) + N(45° direita e 90° esquerda) ≥ N(0° direita e 90° esquerda) [ineq. 2]

(Não há nada de particularmente especial nesses valores de ângulos para o spin, poderiam ser outros.)

Em 1982, equipe liderada pelo físico francês Alain Aspect colocou o teorema de Bell à prova. Usando fótons no lugar de elétrons e medindo ângulo de polarização no lugar de spin por razões técnicas. A inequação de Bell foi violada [11a, b]. A esperança de Einstein (e de Bell) em que variáveis ocultas locais salvariam o realismo local estava abalada.

Alguns modelos abandonam a localidade para tentar salvar o realismo. Mas alguns resultados relativamente recentes descartam um certo grupo de teorias de realismo com variáveis ocultas não-locais [12].

O trabalho de Bell abriu caminho para uma linha de investigação que permitiu avançar sobre o paradoxo EPR e colocar a estranha (por anti-intuitiva) interpretação de Copenhagen do estranho (por além de nossa experiência cotidiana) mundo quântico em bases experimentais bem sólidas. As implicações disso na visão de mundo que podemos ter é alvo de intenso debate entre epistemologistas [13]. Mas podemos dizer com segurança que mudou o mundo (ao menos o modo como o enxergamos) para sempre. E a Academia Sueca perdeu uma grande oportunidade de reconhecer tal fato.

[1] http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/nomination/nomination_faq.html
[2] http://www-history.mcs.st-andrews.ac.uk/Biographies/Bell_John.html
[3] http://www.lbl.gov/abc/wallchart/chapters/05/2.html
[4] http://migre.me/cOi4P
[5] http://www.iop.org/about/awards/gold/dirac/medallists/page_38431.html
[6] http://royalsociety.org/awards/hughes-medal/
[7] http://www.aps.org/programs/honors/prizes/heineman.cfm
[8] http://www.stsci.edu/~lbradley/seminar/laplace.html
[9] http://www.aip.org/history/heisenberg/p08.htm
[10] http://www.drchinese.com/David/EPR.pdf
[11a] http://prl.aps.org/abstract/PRL/v49/i25/p1804_1
[11b] http://prl.aps.org/abstract/PRL/v49/i2/p91_1
[12] http://www.sciencedaily.com/releases/2008/03/080318174941.htm
[13] http://plato.stanford.edu/entries/bell-theorem/

[Este texto é parte da primeira rodada do InterCiência, o intercâmbio de divulgação científica. Saiba mais e participe em: http://scienceblogs.com.br/raiox/2013/01/interciencia/]

 

O Nobel de Física de 2012

O Nobel de Física de 2012 foi anunciado a quase um mês e nós ainda não falamos dele. 🙁

Pois hoje nos redimiremos dessa falha grotesca… 😀

O Nobel deste ano foi dividido por um francês e um americano, Serge Haroche e David Wineland, por, numa tradução livre, “desenvolvimento de métodos experimentais revolucionários que permitem medir e manipular sistemas quânticos individuais”.

E porque o que eles fizeram merece o Nobel, um dos mais (se não o mais) prestigiados prêmios em Física? A questão é razoavelmente simples de se responder, e vai ao encontro da razão pela qual muitos outros também ganharam esse mesmo prêmio: o que eles fizeram é muito, muito, muito difícil de se fazer. Mas, como diria Jack, vamos por partes.

Sistemas Quânticos Individuais

As leis fundamentais que regem o que quer que seja no Universo conhecido (não, iso não é um exagero) são as Leis da Física Quântica. Elas foram estabelecidas no início do século passado, com Planck, Einstein, Bohr, Schrödinger, Heisenberg, Dirac e vários outros. Dentre as muitas facetas da Física Quântica, algumas das mais fascinantes dizem respeito ao estado em que um sistema quântico pode existir. De fato, ao contrário do que vemos no nosso dia-a-dia, em que algo que é branco não é preto e vice-versa, um sistema quântico individual pode ser branco, preto ou uma mistura de ambos, nos mais variados tons de cinza que você imaginar. É a chamada superposição de estados. Mas você nunca vai realmente ver esse sistema em nenhum tom de cinza: quando você olhar pra ele, o sistema vai escolher se é branco ou preto, e isso destruirá o estado superposto do sistema. Você só é capaz de saber qual o tom de cinza, se medir o mesmíssimo sistema quântico (=cópias exatamente iguais) muitas vezes. Mas a cada vez, você o destrói. Complicado? Sim, especialmente porque não é o tipo de coisa que nos deparamos todo dia. Mas é esse tipo de comportamento que causa tanto frenesi nas propostas de computação quântica (o bit deixa de ser 1 ou 0, mas pode ser qualquer mistura entre os dois) e criptografia quântica (meça um estado uma vez e ele é destruído: a proteção perfeita contra bisbilhoteiros na comunicação de dados sigilosos).

Apesar de tão importantes, sistemas quânticos são muitíssimo frágeis. Coloque vários deles juntos e o que você tem é exatamente o que a gente conhece bem como “dia-a-dia”, a física clássica, Leis de Newton e companhia bela. Coloque eles em contato com o ambiente e pode dizer adeus à qualquer superposição de estados. É por essas e outras que sistemas quânticos individuais são dificílimos de observar e por isso mesmo, todos esse fenômenos exóticos e promissores ficam muitas vezes restritos a elucubrações teóricas e longe do mundo experimental.

O que os dois ganhadores do Nobel deste ano fizeram foi desenvolver formas de se estudar experimentalmente sistemas quânticos isolados, ultrapassando essas limitações fundamentais e abrindo a possibilidade de se estudar e entender os fenômenos quânticos.

Dois lados da mesma moeda

Bom, agora que a ideia está exposta, vejamos o que eles fizeram, individualmente.

Há uma simetria muito bonita nesses dois experimentos: enquanto Wineland estuda e manipula átomos aprisionados (íons, na verdade) usando para isso luz, Haroche estuda partículas de luz (fótons) aprisionadas numa cavidade, usando para isso átomos.

No caso de Wineland, ele resfria os íons, usando luz, de forma que o seu movimento vai para o menor grau possível (é impossível parar totalmente um sistema no contexto da Física Quâtica) e usando luz ele efetivamente coloca o íon em um estado superposto, exclusivamente quântico, e pode estudar esse sistema, completamente isolado do ambiente. De fato, esse tipo de estado é o que se convencionou chamar de estados do tipo “gato”, em homenagem ao famoso gato de Schrödinger.

No caso de Haroche, ele possui uma cavidade (dois espelhos, um de frente pro outro) super especial, resfriada, ultra-refletora e na qual ele coloca um ou alguns fótons que vivem dentro dessa cavidade um tempo longuíssimo (décimos de segundo) o que permite estudá-los. Para isso ele passa pela cavidade átomos especiais, chamados de átomos de Rydberg que são super-sensíveis. Quando os átomos saem da cavidade, após interagir com os fótons (sem destruí-los!!!) ele consegue medir, a partir do que aconteceu com os átomos, quantos fótons havia na cavidade. Uma das conseqüência mais interessantes do seu experimento é que ele consegue observar o “desaparecimento” dos fótons de dentro da cavidade em passos inteiros: o fóton desaparece e não apenas metade dele ou um terço, mas sempre um por vez.

Ambos os sistemas permitem fazer uma infinidade de experimentos interessantes nos fundamentos da Física Quântica e abrem possibilidades efetivas de se estudar experimentalmente as bases do que podem ser futuros sistemas aplicáveis, baseados nas leis fundamentais da Física Quântica.

Uma nota pessoal

Lá pelos idos de 2007 eu fui a uma conferência na Cidade do México. Lá estava Serge Haroche, os primeiros resultados que levaram ao Nobel deste ano tinham acabado de aparecer e ele era “a bola da vez” na maioria das conferêcias da área. Por coincidência, meu ex-orientador também estava lá, é amigo do Haroche e por isso tivemos a chance de ir jantar juntos: eu, dois colegas mexicanos, meu ex-orientador o Haroche e a esposa. [Há uma história ótima desse jantar que está perdida em algum rascunho pra virar um post aqui… vou ver se recupero.]

Não, o jantar não foram Tacos mexicanos… Mas que eles são apetitosos, isso são…

Ele então começou a contar algumas das dificuldades que nunca aparecem para o público que envolvem esse experimento que lhe deu o prêmio. Dentre muitas questões técnicas, como o fato de a cavidade ser mantida resfriada (a -270 oC) o tempo todo (fins de semana, Natal e feriados inclusos) ou de que eles nunca podem colocar a mão nela porque isso a destrói, um fato em especial me chamou a atenção.

Ele disse algo como: “eu sacrifiquei 3 a 4 gerações de estudantes, 12 anos de vai-e-vém, testes, resultados negativos, aprimoramentos, mais testes e pouquíssimos resultados efetivos.” Esse é o que eu chamo de “custo humano” de um projeto, muito mais difícil de mensurar que gastos com equipamentos, reagentes, viagens, etc. Os estudantes dessa fase, claro, tiveram suas carreiras comprometidas, doutorados e mais doutorados com pouquíssimo resultado efetivo. Um custo humano alto para um resultado científico igualmente alto. Infelizmente, é assim que funciona muitas vezes: muitíssimo esforço e sacrifício por um objetivo maior em algum momento do futuro. Para a ciência é super-válido. Mas e do ponto de vista humano? Valeu? Isso eu não sei responder.

Diários de Lindau, dia 5

Hoje, uma vez mais “old school” ou, pelo menos sem vídeo meu, porque hoje tem vídeo de música.

Dudley Herschbach, prêmio Nobel de Química, terminou sua apresentação com uma música de Cole Porter, composta em 1933, sobre experimentos e ciência. Eu fui atrás da letra completa e da música pra compartilhar com vocês! Vai aí embaixo:

 

 

 

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EXPERIMENT

From the London Stage Musical “Nymph Errant” (1933) (Cole Porter)

 

Before you leave these portals

To meet less fortunate mortals

There’s just one final message

I would give to you

You all have learned reliance

On the sacred teachings of science

So I hope, through life you never will decline In spite of philistine

Defiance

To do what all good scientists do

Experiment

 

Make it your motto day and night

Experiment

And it will lead you to the light

The apple on the top of the tree

Is never too high to achieve

So take an example from Eve

Experiment

Be curious

Though interfering friends may frown,

Get furious

At each attempt to hold you down

If this advice you’ll only employ

The future can offer you infinite joy

And merriment Experiment And you’ll see

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 E aqui a música:

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Hoje teve também Robert com uma palestra participativa e uma proposta interessante: imagine o que será o futuro, daqui a 200 anos, quando todas as fontes de energia fóssil, carvão e petróleo, estarão exauridas. Como vai ser a vida? Haverá vida? O que as pessoas daquele tempo pensarão de nós, do que nós (não) fizemos para melhorar o planeta. Um discussão bem interessante que acho que meu colegas ecochatos engajados com a proteção ambiental aqui do SBBr iriam gostar bastante.

Por fim, pra acabar com a parte científica: Walther Kohn, o inventor da Teoria do Funcional da Densidade, uma das maneiras mais poderosas de resolver problemas físicos complicados. Ele deu uma verdadeira lição pra quem acha que a ciência e a vida pessoal são imiscíveis. Sua palestra foi sobre “ciência e cegueira”, focada em problemas oculares relacionados à mácula. E por quê ele, numa idade avançada e consagrado, resolveu atacar um problema de Fisiologia? Porque sua esposa desenvolveu essa doença e ele se perguntou se, como físico, ele poderia contribuir pra resolver esse problema. Foi tocante.

 

 

Eu deixo vocês com uma foto do pôr-do-sol aqui em Lindau.

 

E lembrando: amanhã é o último dia, mas vai ser bem complicado postar à noite, pós-conferência. Então a última edição dos Diários de Lindau vai chegar, mas provavelmente com alguns dias de atraso! Espero vocês lá!

 

Diários de Lindau, dia 4

Um dia de Luz, de espera por Higgs e de dicas valiosas para a sua pesquisa de todo dia.

Um dia que começou cedo demais. Com café-da-manhã num barco.

Isso e algo mais, no quarto dia dos Diários de Lindau.

Habemus Higgs

Annuntio vobis gaudium magnum 

Habemus Higgs 

ou em português:

Anuncio-vos uma grande alegria

Temos um Higgs

 Não foi bem assim que, hoje pela manhã, o diretor do CERN (o grande acelerador de partículas europeu) anunciou a confirmação de uma nova partícula que tem tudo para ser o tão sonhado Bóson de Higgs, mas eu aposto que se ele pudesse, era assim que teria feito. Afinal, o anúncio de hoje guarda semelhanças com o anúncio de um novo papa: ele virá com certeza e será positivo, mas ainda assim, a espera enche seus fiéis de expectativa, e o anúncio, de júbilo.

Mas por quê? Apesar de não entender quase nada de física de partículas, é essa a questão que eu quero tentar responder aqui.

  • O que é o Bóson de Higgs?

Eu vou pedir permissão para adaptar a explicação do diretor do CERN, dada hoje na coletiva de imprensa. Imagine uma sala cheia de jornalistas, mais ou menos igualmente distribuídos. Eles formam o campo de Higgs. Agora entram na sala, digamos, eu e a Angelina Jolie. Quem vai se mover com mais facilidade? Eu, claro, um ilustre desconhecido. Ao contrário, os jornalistas vão se aglomerar em torno da Angelina Jolie e ela vai se mover mais devagar. Ora, em Física, uma partícula que se move livremente, sem restrições (eu, no caso) é uma partícula muito leve, sendo o caso limite, as partículas de luz, que se movem (faça cara de surpresa!) com a velocidade da luz. Partículas que se movem mais lentamente (Angelina, nesse caso) são mais  pesadas. Bom, você já entendeu, o campo de Higgs é o que dá massa às partículas sub-atômicas. E o bóson de Higgs? Bom, pegue a Angelina Jolie e o aglomerado de jornalista e retire, de repente, a Angelina. O aglomerado de jornalistas é o Bóson de Higgs (para os iniciados, o bóson de Higgs é a partícula que advém da quantizacão do campo de Higgs).
  • Qual a causa desse frisson todo em torno dessa descoberta?
Bom, primeiro de tudo, pelo que já foi falado ali em cima. O Bóson de Higgs é a partícula responsável pelas características relacionadas à massa das partículas sub-atômicas. E isso é um marco importante. Segundo, o modelo que descreve essas partículas e suas interações, chamado de Modelo Padrão, sempre foi muito bem sucedido nas suas predições. Trocando em miúdos: usando esse modelo, os físicos teóricos apontavam: há uma partícula com massa X. Os experimentais iam lá e a dita cuja partícula estava mesmo onde era previsto. E foi assim para todas as partículas subatômicas, quarks e afins. A última partícula que faltava era exatamente o Bóson de Higgs. Pois agora não falta mais: exatamente onde ele foi previsto, com massa de 125 GeV, os físicos de partículas acharam uma partícula. Pra ser mais exato: um bóson. Este é o bóson de Higgs? Provavelmente, mas leia mais à frente que tem mais sobre isso. Bom, a confirmação dessa partícula completa o Modelo Padrão e, de certa forma, finaliza uma grande etapa nesse mundo das partículas fundamentais. Terceiro e último: faz 50 anos que ele foi previsto e mais de 30 que se fazem experimentos na busca dessa partícula. Tem muita gente que dedicou a vida a isso. E isso faz essa partícula muito importante.
  • Mas como eles têm certeza de que este é o Bóson de Higgs?
Eles não têm. E o diretor do CERN deixou isso muito claro. A rigor, um bóson foi identificado nas medidas e ele tem a massa prevista para o bóson de Higgs. E foi isso que o CERN anunciou hoje. Estritamente falando, medidas adicionais são necessárias para identificar as características desse bóson e mesmo sua natureza. Apenas quando essas medidas forem feitas será possível bater o martelo e batizar oficialmente esta partícula como o Bóson de Higgs.
  • E agora?
Agora, uma porta se fecha, outra talvez se abra. O Modelo Padrão é absolutamente bem sucedido e o descobrimento dessa partícula fecha esse história. Mas o Modelo Padrão é certamente incompleto, afinal, cadê as explicações para a matéria/energia escura? Não estão lá. Os estudos sobre a natureza do Bóson de Higgs é que dirão que porta se abrirá. Se ele for um escalar, na linguagem de partículas, isso o fará cair exatamente na predição teórica e alguém vai ter que abrir uma nova porta à marretadas. Se ele for um pseudo-escalar, isso abre espaço para teorias mais abrangentes, novas partículas, explicações da matéria escura e, no fim das contas, emprego garantido pra todo no CERN e muitos teóricos ao redor do mundo. A venda do LHC será cancelada.
Bom, acho que deu pra fazer uma imagem razoável do que aconteceu hoje. Se você quiser ler mais, eu recomendo os textos do “Física, Futebol e Falácias”, do Carlos Orsi ou do blog da Nature (em inglês) aqui em Lindau.

Diários de Lindau, dia 3 (sem vídeo)

Hoje a edição dos Diários de Lindau, vai ser “old school”. Não, nada de “Querido diário” pra começar ou algo do tipo. Mas hoje não vai ter vídeo, eu vou só escrever. Mas não vai ser muito não. 🙂

O dia começou com Carlos Rubia falando pra um computador, mas pra todo mundo ouvir (e rir): “Eu odeio computadores”, e iniciando sua palestra em seguida (tire suas próprias conclusões). Ele foi seguido por outros dois físicos de partículas (Martinus Veltman e David Gross). No fundo o foco deles foi o anúncio de amanhã do CERN, onde espera-se que finalmente o bóson de Higgs seja confirmado.

Mas um deles levantou um ponto interessantíssimo para o qual eu nunca tinha atentado: se descoberto (confirmado), o bóson de Higgs completa o chamado “Modelo Padrão” da Física de Partículas. Em termos práticos, isso significa que esses físicos vão estar, de repente, em uma sala escura sem portas e sem janelas. A Priori, acaba aí. É sempre possível refinar, medir outras propriedades, fazer isso e aquilo: mas o Modelo Padrão se completa. E isso é, ao mesmo tempo, grande e triste.

Um outro destaque das palestras da manhã foi David Gross tentando nos convencer de que a Física Quântica está fazendo 100 anos exatamente agora. Siga o argumento: Planck, sem saber muito bem o que estava fazendo, foi o primeiro a introduzir a ideia do quantum em 1900. No entanto, uma teoria formal e completa da Mecânica Quântica só surgiu com Heisenberg, em 1925. Então, em média, a Física Quântica foi criada em (1900+1925)/2=1912.5 , ou seja, faz(fez) 100 anos por esses dias. E aí, você compra a ideia?

A segunda parte da manhã foi dedicada a átomos frios, e outros assuntos. O mais interessante ficou por conta de Brian Josephson (sim, o que dá nome ao efeito e às junções de Josephson), que abriu a discussão sobre campos onde a física teórica não consegue soluções elegantes e fechadas (ou mesmo nem se arrisca a tentar), apesar de todas as ferramentas disponíveis. Dentre os sistemas que ele citou explicitamente estão a mente, sistema biológicos e a espiritualidade. Se um dia a gente vai conseguir descrever matematicamente esse tipo de… de… assunto (?), eu não sei, mas que tem gente tentando, ele mesmo, tem. Afinal, tem doido pra tudo, como diria minha mãe.

A tarde foi reservada à discussões com os palestrantes da manhã, como eu expliquei no video de ontem. E como é bom ouvir um cara que tem profundidade no que fala! E por hoje é só, que amanhã tem que acordar muito cedo! Deixo vocês com umas fotos de hoje. Até!

 

Diários de Lindau, dia 2 #lnlm12

Cosmologia,

Aquecimento global: realidade ou mentira?,

A relação entre política e ciência

E todos os canais por onde você pode acompanhar a conferência aí da sua casa,

Tudo isso e algo mais no vídeo de hoje! 🙂

P.S.: o dia foi cheio e o vídeo ficou longo, quase 10 minutos, mas deu pra resumir bem o que aconteceu. Se você tiver paciência, assista e me conte o que pensa aí nos comentários.

Diários de Lindau – dia 1 #lnlm12

Olá! Eu estou em Lindau, participando do “Encontro com os Prêmios Nobel de Lindau.”

Resolvi fazer uma “cobertura” com vídeo, tentando mostrar pra vocês as minhas impressões, da melhor forma possível. Não espere nada no nível Steven Spielberg, ok? É tudo meio mambembe, gravado do jeito que dá e editado no quarto do hotel.

Se funcionar, quem sabe a gente não faz mais vídeos em outras ocasiões, pro blog?

Aproveite e me diga aí nos comentários o que achou. Mesmo que tenha detestado, diz aí: é meu primeiro vídeo e todo feedback é bem-vindo.

Abraços e até amanhã!

 

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