quinta-feira, 10 de junho de 2010

Resultados Governo Lula

Numero de Publicacoes por ano, mostrando um aumento gradual, resultante do constante crescimento do pais.



Mudanca drastica na "derivada" apos o inicio do governo Lula. Isso mostra que nao so houve mais investimento na area, mas que esse investimento efetivamente influenciou a producao cientifica no pais.



Dados obtidos da base de dados Scimago/Scopus

http://www.scimagojr.com/

quarta-feira, 16 de dezembro de 2009

Introdução à Temperatura na Física Quântica (para leigos)

Esse post serve como introdução para os leigos entenderem o post anterior (abaixo). Se você é familiarizado com os conceitos de distribuição de Fermi-Dirac e potencial químico não há razão para ler esse post.

DISTRIBUIÇÃO DE FERMI-DIRAC

Na física quântica, ao invés de podermos colocar elétrons dentro de uma caixa com qualquer energia, somente alguns valores de energia são permitidos. Daí o nome "quântica": a diferença de energia entre dois desses valores é um número fixo e os elétrons só podem ganhar ou ceder energia nessas quantidades, como se fossem "pacotinhos" fixos. Esses pacotinhos são chamados de quantas.

Se a temperatura é zero, essas caixas são preenchidas de baixo para cima, isto é, os elétrons ocupam primeiro a "vaga" de mais baixa energia. Com isso se temos um número como 10 elétrons, e a temperatura é zero, sabemos que os elétrons estão ocupando com certeza os 10 níveis de mais baixa energia, e que o 10º nível de energia é a "borda" das vagas ocupadas. Essa "borda" é chamada de Energia de Fermi. Se considerarmos o fato de que elétrons se repelem, as coisas se complicam. Vamos fingir por enquanto que isso não acontece.

Quando a temperatura é diferente de zero, o que acontece é que alguns elétrons podem estar ocupando energias acima da "borda". Com isso, o número de elétrons abaixo da energia de fermi fica diminuído e têm-se alguns elétrons acima da energia de Fermi. Com isso, o que antes era uma borda bem definida se torna um borrão. A forma desse borrão pode ser determinada através das leis da estatística e da física quântica.

Figura mostrando um ponto quântico a temperatura não-nula. Basicamente temos uma caixa, cuja "borda" entre as vagas ocupadas (região azul) e as desocupadas (região branca) é um borrão (Distribuição de Fermi-Dirac)

A forma desse borrão é chamada de Distribuição de Fermi-Dirac.

Potencial Químico

Essa é mais complicada. É bastante comum alunos que se formam em física sem entender exatamente qual é o significado desse termo.

Basicamente, se levarmos em conta a repulsão entre elétrons (interação Coulombiana), a cada elétron que adicionamos na nossa caixa nós alteramos um pouquinho a energia de todos os outros elétrons. Dessa forma, quando colocarmos mais um elétron na caixa, a energia necessária para colocá-lo lá não é simplesmente o "pacotinho" de energia que tínhamos antes, mas temos que vencer também a "vontade" dos elétrons de se afastarem. Logo, levar um elétron que já estava dentro da caixa a atravessar a "borda" (energia de Fermi) é mais fácil do que tentar colocar um elétron de fora para dentro da caixa na vaga logo acima da borda.

Agora ficou fácil. A energia que é necessária para se colocar um elétron na caixinha é o potencial químico, representado na figura pela letra grega μ (leia-se "mi", escreva-se "mu"). Essa "dificuldade" em se colocar mais um elétron é chamada Bloqueio de Coulomb (Coulomb Blockade).

PARABÉNS. VOCÊ APRENDEU EM 5 MINUTOS TRÊS CONCEITOS IMPORTANTÍSSIMOS (E DIFISSILIMOS) EM FÍSICA. AGORA VOCEÊ SABE O QUE É

1) DISTRIBUIÇÃO DE FERMI-DIRAC

2) POTENCIAL QUÍMICO

3) BLOQUEIO DE COULOMB



P.S.: Existem outras distribuições para outros sistemas físicos. Exemplos são a distribuição de Bose-Einstein e de Maxwell-Boltzmann. Eu não vou discutir as diferenças aqui senão vai ficar confuso.

A geladeira de 1 milhão de dólares

O ARTIGO ABAIXO FOI ESCRITO POR UM NÃO-ESPECIALISTA E MUITO PROVAVELMENTE CONTEM ERROS. NÃO O UTILIZE COMO FONTE PARA SUA PESQUISA. APESAR DISSO, OS LINKS SE REFEREM A REVISTAS ESPECIALIZADAS QUE PASSAM POR UM CRITERIOSO PROCESSO EDITORIAL. BASEIE-SE NESSES LINKS PARA A SUA PESQUISA.

É um prazer mostrar aqui o trabalho de um amigo meu. O primeiro autor desse artigo, Jon Prance, está fazendo seu pós-doutorado aqui em Madison. Para o seu doutorado ele criou esse aparato fantástico.

Vamos começar explicando o que há de fantástico nele. Fenômenos quânticos são mais aparentes a temperaturas baixas. Ou seja, para estudar fenômenos como emaranhamento quântico e propridades tipo "gato de Schrodinger", além de construir aparatos como o computador quântico, é necessário alcançar-se temperaturas ultra-baixas. Logo, qualquer método de resfriamento recebe muita atenção.

Para utilizar propriedades de elétrons (como o seu spin) nesses experimentos, é necessário garantir que os elétrons estejam em baixas temperaturas (repare que os elétrons e átomos de um material podem estar a temperaturas diferentes!). Esse método desenvolvido por Prance e colegas na Universidade de Cambridge é particularmente elegante. Para entendê-lo melhor, veja o que significa distribuição de Fermi- Dirac no post anterior.

Pontos Quânticos

A principal característica do aparato contruído em Cambridge é o controle sobre o tamanho dos pontos quânticos.

Pontos quânticos são basicamente caixas quânticas feitas por eletrodos depositados sobre um sanduíche de semicondutor entre dois isolantes. Aplicando um campo elétrico perpendicular ao aparato (na figura abaixo seria um campo saindo do seu nariz e entrando no monitor), elétrons do semicondutor são trazidos para a interface com o isolante. Isso forma uma fina camada de elétrons nessa interface (chamada de Gás de Elétrons bidimensional - 2DEG).



Aplicando voltagens aos eletrodos (hastes metálicas) forma-se uma espécie de "parede" através da qual os elétrons não conseguem passar. Além disso, as portas de entrada e saída dessas caixas são controláveis também pela voltagem.

A última informação que vocês precisam antes de ir adiante é que quanto menor o ponto quântico, maior a separação entre dois estados acessíveis (duas vagas). Quem estudou Física 4 (físicos, matemáticos, engenheiros, etc) deveriam saber disso!!! Isso vai ter um papel mais tarde.

Refrigerador

O refrigerador, mostrado na figura acima, é basicamente uma caixa grande no centro e três caixinhas menores que servem como portas.

Como a caixa central é muito grande, a separação entre duas vagas consecutivas nessa caixa é muito pequena. Dessa maneira, elétrons com qualquer energia podem entrar e sair dessa caixa.

Já as caixas que servem de porta são muito pequenas. Dessa maneira, ajustando o potencial químico desse ponto quântico podemos selecionar elétrons com uma energia específica.

Agora vem a operação. Desconsidere por enquanto o ponto de cima. Um pequeno viés é aplicado de maneira que uma corrente corra através do ponto da direita para a caixa do centro e depois para o ponto da esquerda.

O ponto da direita é ajustado com o potencial químico um pouco abaixo da energia de Fermi do ponto central. Com isso, somente elétrons com energia baixa entram na caixa central. Elétrons de energia mais alta não passam pelo ponto quântico devido ao Bloqueio de Coulomb (post anterior).

O ponto da esquerda é ajustado para ficar com a energia um pouco acima da energia de Fermi. Com isso só elétrons "quentes" saem do ponto quântico.

Como há certa simetria na distribuição de Fermi-Dirac em torno da energia de Fermi, a quantidade de elétrons na caixa não se altera muito. Ou seja, a cada um elétrons energético que sai, um elétron "frio" entra.

Espertinho, né? Mas como confirmar que a temperatura realmente baixou? Aí entra o terceiro ponto. Subindo e descendo o seu potencial químico podemos verificar a ocupação de cada energia. Se ele o potencial químico do ponto quântico de cima estiver muito maior do que o alargamento da distribuição de Fermi-Dirac, nenhuma corrente sai do ponto central. Se gradativamente baixarmos essa barreira, a corrente começa aumentar até alcançar o seu valor máximo, quando o potencial químico do ponto quântico de cima está na região de energia ocupadas na caixa central.

Com esse esquema, eles foram capazes de alcançar quase a metade da temperatura dos elétrons ambientes, chegando a menos de 0.2 K. Tudo indica que temperaturas ainda menores foram alcançadas, mas nesse regime os dados não se ajustaram adequadamente ao modelo teórico empregado para descrever esse experimento.

Não é fácil encontrar um elétron na geladeira
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Para ver alguém que entende do assunto falando:

http://physics.aps.org/articles/v2/27

Para ver o artigo original:

http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=PRLTAO000102000014146602000001&idtype=cvips&gifs=yes&ref=no

segunda-feira, 14 de dezembro de 2009

Piada Ultra-Nerd



Se você entendeu a piada, eu lamento...

A Valsa dos Planetas... ao som de Philip Glass

Reconhecidamente um dos maiores compositores de nossa era, Philip Glass já havia flertado outras vezes com a história da ciência. Compondo suas músicas minimalistas (ele não gosta do termo) para contar a história da vida de Albert Einstein e Galileo Galilei, Glass nos brindou com uma visão mágica de um artista sobre a obra científicas desses dois vultos.

Mas agora ele trás uma novo paradigma ao retratar o astrônomo Johannes Kepler pelas suas idéias ao invés de sua biografia. Eu sou grande fã dessa abordagem, embora não possa a ter apreciado nesse caso (não sei falar alemão).

Resta-nos apreciar a melodia, harmonia e elementos cênicos:



Segue também um vídeo sobre o seu espetáculo mais antigo "Einstein on the Beach"



Adoraria ouvir comentários de alguém que fale alemão sobre a ópera Kepler.

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Para saber mais:

http://www.philipglass.com/

http://www.nature.com/nature/journal/v462/n7274/full/462724a.html

E no embalo...



O deprimente é que isso realmente acontece com quase todo paper...

Já um pouco antigo




Mas genial!!!

domingo, 13 de dezembro de 2009

Catraca de Elétrons

O ARTIGO ABAIXO FOI ESCRITO POR UM NÃO-ESPECIALISTA E MUITO PROVAVELMENTE CONTEM ERROS. NÃO O UTILIZE COMO FONTE PARA SUA PESQUISA. APESAR DISSO, OS LINKS SE REFEREM A REVISTAS ESPECIALIZADAS QUE PASSAM POR UM CRITERIOSO PROCESSO EDITORIAL. BASEIE-SE NESSES LINKS PARA A SUA PESQUISA.

UM POUCO DE HISTÓRIA

Embora nossos colegas ianques muitas vezes creditem a Benjamim Franklin a descoberta da eletricidade, sabemos que foi em verdade o britânico William Gilbert quem identificou extensivamente fenômenos elétricos e cunhou o termo electricus, a partir do termo grego "feito de âmbar". Esse material se eletriza facilmente por atrito.

Mas nos primórdios do conhecimento sobre eletricidade a idéia de correntes elétricas como conjuntos de partículas subatômicas (elétrons) escoando por um material estava longe de ser concebida. De fato ela foi teorizada no início do século XIX, mas somente ao fim do século XIX surgiram os primeiros belíssimos experimentos com raios catódicos, comprovando a existência de elétrons.



Nessa escala, define-se corrente elétrica como a passagem de elétrons como resposta à aplicação de uma voltagem, como por exemplo conectando uma pilha. Essa medida causa efeitos físicos bem determinados que podem ser utilizados para se criar aparelhos de medida de corrente elétrica.

TEMPOS MODERNOS

Mas com os avanços recentes em nanotecnologia, eletrônica ultra-rápida e física de semicondutores (que é a minha área, aliás), ao invés de termos algo como 10^23 elétrons (lembram-se do número de Avogadro?), é comum vermos experimentos e aparelhos eletrônicos funcionando com a passagem de menos de 1000 elétrons.

Na realidade, hoje em dia existem alguns grupos de pesquisadores (incluindo a turma daqui de Wisconsin) capazes de isolar um único elétron e manipulá-lo. Nessa escala, a corrente elétrica claramente não pode mais ser determinada através dos mesmos instrumentos que medem a corrente elétrica que passa pelo liquidificador da sua casa.

Fila Indiana

Para determinar-se um padrão para correntes elétricas nessa fronteira, é necessário um aparto que de fato distingua uma corrente elétron por elétron. Para fazer isso, cientistas da Finlândia criaram transistores que servem como espécies de catracs de elétrons. Dessa maneira, somente um elétron pode passar de cada vez, de forma controlada pelas voltagens aplicadas aos eletrodos.



Os cientistas demonstraram a possibilidade de se fabricar até dez dessas catracas em paralelo. Assim, correntes um pouco maiores podem também ser exploradas.



Achou viagem? Espera só até eu escrever sobre o refrigerador de elétrons que um amigo meu contruiu para a tese de doutorado dele. Esse é de babar.


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Para ver alguém que entende do assunto falando:

http://www.nature.com/nature/journal/v462/n7274/full/462700e.html


Para ver o artigo original:

http://iopscience.iop.org/1367-2630/11/11/113057/

quinta-feira, 10 de dezembro de 2009

RickRoll'D

SETI = Search for Extra-Terrestrial Intelligence




Dorgas, mano

Porrada em Copenhagen - Sarah Palin vs. Bebês-Foca

O ARTIGO ABAIXO FOI ESCRITO POR UM NÃO-ESPECIALISTA E MUITO PROVAVELMENTE CONTEM ERROS. NÃO O UTILIZE COMO FONTE PARA SUA PESQUISA. APESAR DISSO, OS LINKS SE REFEREM A REVISTAS ESPECIALIZADAS QUE PASSAM POR UM CRITERIOSO PROCESSO EDITORIAL. BASEIE-SE NESSES LINKS PARA A SUA PESQUISA.



Para quem não conhece a peça, Sarah Palin foi a candidata do partido Republicano à vice-presidência dos EUA. Como Deus não existe mas é um cara Sangue-Bom, Obama venceu.

Sentindo a oportunidade de estrelar escapulir por entre os dedos, ela tem tentado desesperadamente "mostrar serviço", publicando um livro sobre a sua monótona vida e se envolvendo em qualquer polêmica que apareça pela frente.

Não acredite em tudo o que você vê. Essa obviamente é uma montagem. Mas serve de resumo da imagem de Sarah Palin.

O problema é que agora ela parece ter conseguido uma munição pesada. E isso pode afetar o clima do mundo!

ESQUENTANDO A DISCUSSÃO DA QUESTÃO CLIMÁTICA

Aparentemente alguns retardados da Climatic Research Unit (CRU) na University of East Anglia, Reino Unido, andaram mostrando o quão estúpidos cientistas podem se tornar.

Eles trocaram entre si diversos e-mails nos quais discutiam alguns dados que mostravam um declínio da temperatura média global. Nessa discussão, ele decidiram "acochambrar" os dados (quem estudou Física Experimental sabe muito bem do que estou falando) para apagar essas evidências. Eles discutem ainda como deveriam deixar de citar dois artigos que reportam idéias contra o modelo de aquecimento global.

Embora esses absurdos sejam mais comuns entre pesquisadores do que o público leigo gostaria de imaginar, a discussão detalhada aqui tem um papel especial: mais de 1000 e-mails da CRU foram recentemente roubados e publicados na internet. Isso serviu de munição para os partidários da teoria de que o aquecimento global não passa de histeria coletiva, e que não existem dados que provem que devemos nos preocupar com essa questão.

Vocês podem estar achando que isso é um grupo de radicais malucos que sempre aparecem em situações de crise. Pois fiquem sabendo que a rede FOX NEWS, uma das mais poderosas nos EUA defende abertamente essa teoria. De fato, muitos americanos são mais concientes do que isso, mas é difícil determinar quem é a maioria.

A revista Science publicou um artigo no qual discute ponto-a-ponto as críticas aos e-mails, mostrando que nada ali é de fato uma "prova" de que os cientistas escondem dados sobre o aquecimento global.

VAI DAR OBAMA EM COPENHAGEN

Pois essa munição caiu estrategicamente nas mão de Sarah Palin. Famosa por seu Hobby de caçar lobos, ursos e alces, a ex-governadora do Alaska vem mantido o seu discurso quase diabólico contra o esforço por um mundo mais limpo já há algum tempo. por exemplo, ela processou o governo federal americano por incluir o Urso Polar em sua lista de animais ameaçados de extinção, baseando-se em uma falácia que qualquer pessoa minimamente habituada a lidar com números consegue identificar.



Provavelmente ela estava sentada no colo do tinhoso quando escreveu esse artigo, onde ela descreve as razões pelas quais o presidente negro, flamenguista e pagodeiro Barack Obama deveria boicotar a reunião de Copenhagen, na qual vários líderes mundiais discutirão políticas em prol da questão ambiental.

Mas o laureado Obama (eu achava que o prêmio Nobel da paz servia para pessoas que evitam guerras, e não que as declaram), aproveitando a passadinha por Oslo para receber o seu milhão e meio de dólares, mostrou para a Palin "Who is your daddy".



MOMENTO VIAGEM

Apesar de ser apenas um humilde aluno de doutorado, eu já tive um contato razoável com o universo científico para saber uma coisa ou duas.

Estatística é igual a biquine: mostra tudo, mas esconde o essencial.

Dados estatísticos (como é o caso de médias temporais e temperaturas "globais") servem para mostrar tendências. Sempre ocorrerão dados contrários à sua tese, e esses dados podem revelar questões importantes sobre o objeto de estudo. Por que esses dados nunca aparecem nas pesquisas sobre aquecimento global?

Quando o dedo aponta para o céu, o idiota olha para o dedo



Políticos têm que tomar muitas decisões que afetarão as vidas de milhares, milhões, bilhões de pessoas. Tomar essas decisões de maneira sábia requer muito conhecimento e interpretação de informações e dados. Políticos não são escolhidos com base em sua inteligência (ou caráter, eu acrescentaria).

Dada essa cadeia lógica, fatalmente esse tipo de situação ocorrerá. É muito fácil interpretar incorretamente dados científicos, e mais fácil ainda dar a interpretação desejada. Por isso é muito importante que os dados estejam muito bem tratados e que seja um consenso além de qualquer dúvida de que as observações confirmam o aquecimento global. Ao invés de tomar essa posição, cientistas de todo o mundo alavancam seus grants com informações incompletas e às vezes incorretas, misturando politicagem ao seu objeto de estudo.

Embora os críticos do modelo de aquecimento global sejam em geral um bando de ignorantes, consumistas e preguiçosos, há um espaço claro para críticas na atitude da comunidade científica frente a esse problema. Faltar com o método científico e não revelar dados são claramente afrontas à ética científica e abrem brechas para argumentos como o da republicana Sarah Palin. Esse "tratamento estatístico" é um eufemismo para mentira, e ganhar grants baseados nessas mentiras deveria ser tratado como corrupção.

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Para ver alguém que entende do assunto falando:

http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/326/5958/1329?rss=1

Para ver o artigo original:

http://www.washingtonpost.com/wp-dyn/content/article/2009/12/08/AR2009120803402.html

http://www.washingtonpost.com/wp-dyn/content/article/2008/08/30/AR2008083001538.html

Let it snow, let it snow, let it snow

Caros,

Ontem o mundo desabou em Madison. A cidade parou por conta de uma nevasca violenta. Na madrugada a temperatura chegou a -19 graus centígrados. Hoje para vir trabalhar eu tive que andar em um labirinto de gelo com altura variando entre o joelho e a cintura!

Ontem tentaram bater o recorde de maior guerra de bolas de neve da história.



Por isso declarei um dia preguiçoso e não postei quase nada. Desculpem-me.

Mas inspirado pelo clima ártico, vocês sabem por que temos granizo no Brasil e não neve? Sabem a diferença entre os dois?

GRANIZO

É comum que as gotículas de água que formam uma nuvem estejam superarrefecidas (supercooled). Isto é, elas estão a uma temperatura baixa o suficiente para congelar mas se mantém líquidas. Caso essas gotas se juntem a um grão de poeira, poluente ou pólen, aí então o cristal de gelo se forma. Repare que é possível esfriar a água até uns -42 graus sem que se forme gelo!

Continuando, normalmente essas gotas de água precipitam normalmente dando origem à chuva normal como conhecemos. Mesmos os pequenos cristais que se formam em torno de uma impureza em geral derretem antes de atingir o solo, caso a temperatura no solo seja superior ao ponto de fusão da água.

Mas quando há algum vento incomum na direção vertical de baixo para cima, os pequenos cristais formados ao redor de impurezas são soprados para dentro da nuvem novamente e agregam mais gotículas. Repetindo esse processo várias vezes, pedaços grandes de gelo podem se formar, e podem chegar ao solo com tamanhos variando de 0.5 cm até 15 cm!

Esse processo ocorre comumente próximo a montanhas, onde ocorre o "levantamento orográfico" que nada mais é do que o redirecionamento de um vento horizontal para um vento vertical para cima.



NEVE

A formação da neve se dá quando a temperatura é baixa o suficiente para que a água congele mesmo sem a necessidade de impurezas. Esse processo, chamado "anucleação homogênea do cristal", ocorre quando uma quantidade razoável de gotículas se chocam por acaso, formando um centro agregador para outras gotículas.

A neve formada nas nuvens então se precipita, chegando ao solo como flocos caso a temperatura próxima ao solo seja inferior ao ponto de fusão da água.



Mantenha-se aquecido e até breve...