A Carreira de Físico-Pesquisador Semana de Calouros 2005 e 2006  IF/UFRJ A Carreira de Físico-Pesquisador Raimundo Rocha dos Santos rrds@if.ufrj.br http://www.if.ufrj.br/~rrds/rrds.html Sala A-432/12

A Física estuda... desde o muito grande... até o muito pequeno

Regras: as 4 interações fundamentais “Força” ou “Interação”? “Força” é o efeito em uma partícula devido às demais “Interações” = forças + decaimentos + aniquilações Gravitacional Eletromagnética Fraca Forte  responsável por nosso peso e por movimentos planetários alcance infinito 1 próton e 1 elétron  Fgrav  10-39 FCoulombiana  responsável pela estabilidade atômica e da matéria, bem como por uma infinidade de aplicações em nosso dia-a-dia.  responsável por decaimentos radiativos alcance das dimensões nucleares  responsável pela coesão nuclear

A Física é uma ciência experimental, cuja linguagem é a matemática. O Método Científico Observação A Física é uma ciência experimental, cuja linguagem é a matemática. Experimentação Galileo Galilei Modelagem Não Previsões concordam com experiência? Avanço do conhecimento Sim Citação e foto extraídas de apresentação de Carlos Alberto Aragão de Carvalho, IF/UFRJ Esforço coletivo

Domínios de Validade da Mecânica velocidades Mecânica Quântica Relativística Mecânica Relativística Mecânica Quântica (dualidade partícula-onda) Mecânica Newtoniana [distâncias envolvidas]-1

Alguns focos de atuação do físico: Reinterpretação das regras P.ex, Unificação das Interações Peso e Planetas: unificadas por Newton c. 1670  Gravitação Universal Eletricidade e Magnetismo: unificadas por Maxwell c. 1860  Interação Eletromagnética Eletromagnetismo e Interação Fraca: unificadas por Glashow, Salam e Weinberg c. 1970  Interação Eletrofraca Eletrofraca + Forte + Gravitacional ???

Alguns focos de atuação do físico: Reinterpretação das regras P.ex, Teoria da Relatividade Geral Newton (Lei da Gravitação Universal): interação instantânea (velocidade de propagação infinita) Einstein (Teoria da Relatividade Especial): nenhuma informação pode se propagar com velocidade maior que a da luz, c = 3  108 m/s

Alguns focos de atuação do físico: Reinterpretação das regras P.ex, O Modelo-Padrão das interações fortes Necessidade de contrabalançar repulsão coulombiana entre prótons num núcleo  interação forte prótons e neutrons: compostos por quarks quarks interagem entre si através da interação forte interação EM entre átomos neutros interação forte entre prótons

Alguns focos de atuação do físico: Agregação de novos conceitos às regras P.ex, Física de Muitos Corpos partículas elementares (prótons, elétrons, etc.) são indistinguíveis: bósons (spin inteiro) férmions (spin semi-inteiro)  Princípio de exclusão de Pauli Informação sobre movimento individual irrelevante (1023 partículas!)  Mecânica Estatística  estados coletivos Estados coletivos podem ser bastante distintos: metal ou isolante; magnético ou não-magnético; etc. Ou mesmo surpreendentes: supercondutores, superfluidos.

Superfluidez e supercondutividade Kammerlingh-Ohnnes (c. 1910) liquefação do He T menores  Superfluido: pode escoar por capilares sem viscosidade 4He não solidifica, a não ser a altas pressões  ideal para ser usado como líquido refrigerante 1ª aplicação: Resistência do Hg como função da temperatura efeito chafariz

Superfluidez e supercondutividade Estado supercondutor: Corrente atravessa material sem resistência  não há dissipação por efeito Joule Campo magnético dentro do material se anula: Efeito Meissner Elétrons formam pares ligados (?!)

Algumas grandes questões da Física atual Teorias de Grande Unificação De que é feita a “matéria escura”, que, estima-se, é 5 vezes mais abundante no Universo que matéria comum? Como os “elétrons” formam pares de Cooper nos supercondutores de alta temperatura (pós-1986)? Novos estados da matéria: átomos frios  condensados de Bose-Einstein  superfluidos não-He? Física em dimensões nanoscópicas (10-9 m)  Nanociência e Nanotecnologia; interdisciplinaridade Computação Quântica

Ramificações da Física Base de todas as Ciências Naturais; mas, sem arrogância! “Você pode ensinar os movimentos das peças de xadrez a uma criança de 2 anos, mas isto não faz dela uma exímia jogadora” Enorme impacto sócio-econômico: energia, telecomunicações, computadores, medicina, etc.

Ramificações da Física Nanociência: ponto de encontro da Física, Biologia e Química

Ramificações da Física STM = Scanning Tunnelling Microscope

Nanotubos de Carbono (CNT’s)

Propriedades físicas dos Nanotubos de Carbono: suportam tensão longitudinal ~ 100 vezes maior que aço (de mesmas dimensões), com peso bem menor; resistência a dobras é das maiores conhecidas; um CNT é a estrutura mais fina e dura, feita pelo homem, capaz de se apoiar a si própria e que é quimicamente inerte na atmosfera. alguns tipos de CNT’s são bons condutores; razão de aspecto comprimento/diâmetro é uma das maiores conhecidas: ~cm/nm = 107 Ph. Avouris, IBM

Áreas de Pesquisa – Centenário da APS Partículas e Campos Astrofísica Física Nuclear Física Atômica, Molecular & Ótica Física da Matéria Condensada Física Estatística Sistemas Complexos Físico-Química & Biofísica Física de Plasmas Física Computacional & Física Matemática

A Carreira de Físico-pesquisador Graduação - 4 anos: aquisição de conhecimentos; iniciação científica com bolsa kR$0,3 Doutorado ~ 4 anos: aprofundamento e conexão dos conhecimentos; bolsa kR$ 1,3 + taxas de bancada; professor substituto (2 anos max) ~ kR$ 0,7 Pós-doutorado 2 x 2 anos: maturidade e independência científicas; bolsa kR$2,2 + taxas de bancada]; experiência no exterior desejável. Primeiro emprego: Prof Adjunto ~ kR$ 4,3 [40h + Dedicação Exclusiva; carga didática máxima 10h] + (?) bolsa de produtividade CNPq ~ kR$ 1 Recompensa financeira não é o principal: satisfação intelectual; liberdade acadêmica; intercâmbio com instituições no Brasil e no exterior; convivência com novas gerações (participação na formação de jovens talentos).

A Carreira de Físico-pesquisador Quem financia? Salários: universidades Bolsas e infra-estrutura de pesquisa: agências de fomento federais: CNPq/MCT, CAPES/MEC, FINEP/MCT estaduais: FAPEXX, onde XX=RJ, SP, RGS, MIG, etc. Avaliação de Desempenho: Qualidade das publicações de artigos em revistas especializadas  número de citações (cuidado com quantidade x qualidade) Orientação de estudantes Participação (a convite) em conferências ...

A Carreira de Físico-pesquisador Oportunidades de emprego Concursos públicos em universidades federais e estaduais: ~ 10-30 candidatos/vaga nas universidades mais prestigiosas perfil de publicações (inovadoras, participação efetiva, qualidade das revistas, etc.; novamente: qualidade x quantidade!) solidez da formação (prova de conhecimentos e prova didática) deve-se considerar regiões mais afastadas: pequenos grupos nucleando em universidades pequenas. Universidades particulares (risco devido a possibilidade de carga didática excessiva; instabilidade) Outras oportunidades: físico aprende a aprender versátil metrologia mercado financeiro (simulações) indústria de software perícia

6000 físicos (2500 doutores) 46% exp 54% teo A Física no Brasil 6000 físicos (2500 doutores) 46% exp 54% teo Exp % Teo % Partículas & Campos 2,6 10,4 Astrofísica 4,5 7,7 Nuclear 2,7 3,6 Atômica & Molecular 3,4 4,7 Matéria Condensada 30,0 19,2 Plasmas 0,8 1,2 Biofísica 1,0 1,0 Estatística & Computacional --- 7,2 Extraído de apresentação de Carlos Alberto Aragão de Carvalho, IF/UFRJ

A Física no Brasil Distorções Brasil vs EUA Desequilíbrios: áreas; poucos experimentais (70-75% em países industriais) Concentrados no Sudeste (50% em São Paulo) Funil da educação brasileira (5,8% dos físicos concluem) Brasil vs EUA Doutores 2.500 40.000 Setor acadêmico 98% (93) 25 % Setor industrial 2% (93) 75 % Extraído de apresentação de Carlos Alberto Aragão de Carvalho, IF/UFRJ

A Física no Brasil Produtividade Científica 1995 1996 1997 1995 1996 1997 Revistas da APS 170 210 250 Science Citation Index 924 1163 1298 Physical Review Letters 1977: 2 vs 1998: 43 Produção brasileira per capita na APS: 0,1 artigos; igual aos EUA Produção total na APS: 1,5 % (PIB é 1%), contra 35 % dos EUA Cresce a 7% ao ano (população cresce 1,8% ao ano) Número de doutores de 70 a 98 foi multiplicado por 12 Número médio anual de citações por artigo: 2 a 3 PRONEX: 55 de exatas; 31 de física (13t+18e) Apenas 700 bolsas de pesquisa Extraído de apresentação de Carlos Alberto Aragão de Carvalho, IF/UFRJ

Conclusões Física no Brasil de boa qualidade, embora com algumas distorções As melhores universidades brasileiras fornecem muito boa formação Cursos muito puxados: preparação para as dificuldades da carreira Motivação da carreira vs demora em “meter a mão na massa” Importante que vocês invistam em formação com base sólida: exercitar curiosidade e desejo de aprender, i.e., ir além das aulas (seminários, colóquios, etc.); dedicação máxima possível (estudo x outras atividades); iniciação científica auxilia na escolha de áreas de trabalho; integração com professores (apesar das histórias que circulam, professores não são inimigos!!!), estudantes de PG, pós-doutorandos: usem a chance de ter professores em tempo integral e dedicação exclusiva.

Referências 1. Site de divulgação sobre partículas elementares: http://www.particleadventure.org/particleadventure/index.html 2. Site sobre supercondutividade: http://www.fys.uio.no/super/levitation/