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Archive for fevereiro \22\UTC 2012

Neutrinos, cabos and all that jazz!

quarta-feira, 22 fev 2012; \08\UTC\UTC\k 08 10 comentários

Eu realmente não tenho tempo de comentar agora, mas vai uma tradução (Sim, o texto não é meu! Não me processem!) dessa bomba que está se propagando rapidamente:

BREAKING NEWS: Error Undoes Faster-Than-Light Neutrino Results

Parece que os resultados com neutrinos acima da velocidade da luz, anunciados em setembro do ano passado pela colaboração OPERA na Itália, era um erro no final da história. A culpa é de uma conexão ruim entre uma unidade de GPS e um computador.

Físicos detectaram neutrinos viajando do CERN, em Genebra, até o laboratório de Gran Sasso, perto de L’Aquila, que pareciam fazer a travessia aproximadamente em 60 nanosegundos a menos que a luz. Vários outros físicos suspeitaram que o resultado era devido a algum tipo de erro, dado que está em contradição com a teoria da relatividade restrita de Einstein, que diz que nada pode viajar acima da velocidade da luz. Essa teoria foi confirmada por vários outros experimentos feitos em várias décadas.

De acordo com fontes familiares com o experimento, a discrepância de 60 nanosegundos parece vir de uma conexão ruim entre um cabo de fibra óptica que conecta o receptor de GPS usado para corrigir o tempo de vôo dos neutrinos e uma placa de computador. Depois de apertar a conexão e, então, medir o tempo que a luz leva para se propagar na fibra, os pesquisadores encontraram que os dados chegam 60 nanosegundos antes do que foi assumido durante a análise. Já que esse tempo é subtraído do tempo de vôo, parece que também explica a chegada mais cedo dos neutrinos. Novos dados, contudo, serão necessários para confirmar essa hipótese

Agora é esperar para ver, mas acho que conexão solta é muito mais provável de acontecer que violação de simetria de Lorentz. Só dizendo.

Update — Parece que foi confirmado pelo CERN:

http://www.cbc.ca/news/technology/story/2012/02/22/technology-faster-than-light-neutrinos.html

Mais também no Cosmic Variance:

Neutrinos and cables

Update 2: E, finalmente, alguém do OPERA falou. A fonte é o blog da Nature:

A colaboração OPERA, dando continuidade à sua campanha de verificações da medida da velocidade do neutrino, identificou dois problemas que podem, de forma significativa, afetar o resultado publicado. O primeiro é ligado ao oscilador usado para produzir o selos-temporais dos eventos entre as sincronizações dos GPS. O segundo problema é relacionado à conexão de uma fibra óptica que traz o sinal do GPS externo para o cronômetro central do OPERA

Categorias:Ars Physica

Higgs no CDF, massa do W e incertezas experimentais

segunda-feira, 20 fev 2012; \08\UTC\UTC\k 08 Deixe um comentário

No final da semana passada apareceu um artigo num blog da Scientific American, escrito por Michael Moyer:

Fermilab Set to Reveal “Interesting” Higgs Boson Results

com um rumor de que o CDF vai anunciar uma observação de um bump nos seus dados consistente com um Higgs de massa igual a 125 GeV. Aparentemente a evidência chega aos 3\sigma, o que é muito curioso, já que o CDF sozinho não deveria ser capaz de ter uma evidência tão grande do Higgs.

Também está escrito que eles devem anunciar novas medidas de precisão da massa do quark top e do bóson W no dia 23. A massa dessas 3 partículas são as quantidades com maior poder estatístico de nos dizer quão consistente é o modelo padrão. Eu já expliquei aqui o porquê, mas não custa repetir: Por causa da unificação eletrofraca, a massa do bóson W não é um parâmetro do modelo padrão, mas uma quantidade que pode ser calculada. O resultado do cálculo da massa do W depende fortemente da massa do bóson de Higgs e do quark top e, ao medir muito precisamente essas três grandezas podemos saber se o modelo padrão é consistente ou não.

Numa note mais pessoal, foi meio curioso ouvir sobre o anuncio da nova medida da massa do W no CDF pela SciAm (oops, scooped!). Como que ninguém me contou essa fofoca antes? Mas vamos em frente…

Update: O Fermilab anunciou um seminário Wine and Cheese para o anúnico da nova medida da massa do W pelo CDF no próximo dia 23, às 10hs da manhã (horário do Fermilab, 2pm no Brasil). O video stream da palestra, para quem interessar, pode ser visto aqui.

Semana passada também apareceram dois vídeos interessantes no youtube. Um primeiro falando sobre o que é modelo padrão:

e um outro do Frostbite Theater do JLAB mostrando como medir a velocidade da luz com chocolate:

A propósito, se você não conhece o canal do JLAB no youtube, está perdendo tempo. Todos os episódios do Frostbite Theater são divertidíssimos.

Finalmente, um desafio interessante. Vamos dizer que você está medindo uma certa grandeza física por dois métodos diferentes. Considere que esses dois métodos não são completamente independentes e que possuem uma correlação estimada em \rho. Considere ainda que a incerteza dos dois métodos são \sigma_1 e \sigma_2 com \sigma_1 \leq \sigma_2.

Se os valores medidos são m_1 e m_2, qualquer pessoa suporia que a melhor estimativa m para o valor real da sua grandeza é algo entre m_1 e m_2. Mais próximo de m_1, pois sua incerteza é menor.

Ok, o objetivo desse desafio é ver o poder que correlações têm: usando o método dos mínimos quadrados que todo mundo aprender na escola, diga-me se o que eu descrevi no parágrafo acima (da melhor estimativa estar entre os valores medidos) é sempre verdade independente de \rho.

A resposta é que não. Para \rho = \sigma_1 / \sigma_2, a segunda medida não muda em nada o resultado da primeira e, para \rho > \sigma_1/\sigma_2, a melhor estimativa do valor real não vai estar entre os dois valores medidos! Você tem uma intuição do porquê isso acontece?

Referências para quem quiser ler como resolve esse problema:

How to combine correlated estimates of a single physical quantity

Combining correlated measurements of several different physical quantities

Categorias:Ars Physica

A massa do W… o meio.

quarta-feira, 15 fev 2012; \07\UTC\UTC\k 07 1 comentário

Olá caríssimos,

Se lembram que eu fiz um post há algum tempo atrás com umas das primeiras medidas da massa do bóson W? Para refrescar a memória: A massa do W… o início. Um longo caminho foi percorrido depois daquilo. O buraco que hoje tem o LHC antes tinha o LEP, que era um colisor de elétrons e pósitrons e nele haviam outros quatro experimentos: DELPHI, OPAL, L3 e ALEPH. Todos eles mediram a massa do W, mas não pela massa transversa, como na imagem que copiei no post anterior.

Num colisor elétron-pósitron, você não consegue produzir eventos com apenas um W, porque senão carga elétrica não seria conservada. Para medir a massa do W eles usavam eventos W+W-, ou medindo a dependência da seção de choque com a energia perto do limiar de produção de um par de W, ou realmente medindo a massa invariante em decaimentos totalmente hadrônicos (cada um dos W decaindo para dois jatos) e em decaimentos para lépton + jatos (um W decaindo em dois jatos e o outro para um lépton e um neutrino). Se o colisor de elétron-pósitron tem essa desvantagem de não produzir eventos com apenas um W, eles tem a vantagem de saber (muito) precisamente a energia e o momento total da interação. Isso quer dizer que, tendo apenas um neutrino no decaimento, ainda dá para fazer uma reconstrução cinemática total. No caso em que os dois W decaem para lépton e neutrino, esquece.

Em colisores próton-antipróton, como era o SPS e como era ;( o Tevatron, não dá para reconstruir o momento longitudinal do neutrino porque, no fundo, o que você está colidindo são quarks e glúons e a fração de momento do (anti)próton que eles carregam não é sempre a mesma, varia de colisão para colisão e é impossível de se saber. No Tevatron, “a melhor maneira” (mais sobre isso num post posterior) de se medir a massa do W é justamente como mostrado no post anterior: medindo a distribuição de massa transversa.

Eu queria mostrar para vocês o que foi feito no Tevatron até hoje. Mas em vez de ficar escrevendo um texto infinito, resolvi fazer algo diferente. Eu não sou muito bom com gráficos, mas fiz uma tentativa frustrada de infografo relembrando todas as medidas da massa do bóson W feitas pelo D0 e pelo CDF até hoje. A imagem está depois do fold.

Leia mais…

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Boicote a Elsevier, Higgs e Moriond

domingo, 12 fev 2012; \06\UTC\UTC\k 06 5 comentários

Olá, abandonados leitores. Aparentemente ninguém mais escreve nesse blog. Ou estamos fazendo artigo que vai ganhar o prêmio Nobel ou ficamos todos preguiçosos. Espero que seja um Nobel, mas duvido.

Nesse início de ano, um dos assuntos mais quentes na blogesfera científica tem sido o boicote à editora Elsevier. Ele foi iniciado pelo matemático Tim Gowers e posteriormente refinado numa declaração mais detalhada com 34 iminentes matemáticos como signatários, entre eles alguns famosos na internet como o Terence Tao (mais aqui) e o John Baez. O único brasileiro signatário dessa lista é o matemático do IMPA Artur Ávila. Blogueiros de outras áreas também se manifestaram, como o físico Adam Falkowsi e o biólogo Michael Eisen, esse último com um grande histórico na luta pelo Open Access (mais sobre ele abaixo). No Brasil, eu vi o blog do Atila Iamarino comentando sobre o assunto. O movimento resultou na criação de um abaixo assinado The cost of knowledge, onde cientistas do mundo inteiro estão se comprometendo a não publicar, não revistar e não editar artigos para jornais da Elsevier.

Esse boicote também teve bastante repercussão na imprensa formal, com colunas no The Chronicle, na The Economist, no The Guardian, na Forbes, na Nature, na Revista Piauí e em outros mais tanto que eu não tive saco de procurar. Uma lista completa da repercursão dessa história pode ser encontrada nessa página do projeto PolyMath.

Chega de referências e vamos explicar o que está acontecendo.

Como é feita a divulgação da ciência

Para muitos dos leitores, essa seção não vai ter nenhuma novidade. Mas eu acho que é importante contar para quem não sabe como funciona a dinâmica de trabalho na ciência. Um cientista faz um trabalho e escreve um artigo com o resultado da sua descoberta. Para validar seu trabalho frente à comunidade científica, ele manda esse artigo para o processo de peer review (revisão por pares), em que outros cientistas especialistas da área revisam o artigo e avaliam sua qualidade. Os artigos julgados bons são então publicados em revistas.

Bem, essa é a idéia. Na prática acontece assim: você tem um artigo pronto e manda para a revista onde você quer publicar. O artigo vai para mão do editor que avalia a adequação do assunto para a revista. Mas vocês acham que a revista paga para esse editor? Não, as revistas pedem que cientistas sejam editores e não pagam nada! Ou seja, parte da atividade que está sendo paga no salário do cientista passa a ser editar artigos para uma revista que não tem nada a ver com sua instituição de pesquisa.

Estando no escopo da revista, o editor vai mandar o artigo para um revisor. Novamente, vocês acham que a revista contrata os cientistas para revisar artigos, certo? Errado de novo! Os editores pedem que cientistas façam esse trabalho de revisão e não pagam nada! Quem paga esse trabalho é o instituto de pesquisa que está pagando o salário dos cientistas.

Estando o artigo aprovado, ele é publicado em revistas impressas e online. Mas, claro, essas revistas são pagas e nem o cientista que escreveu, nem o que revisou, nem o que editou tem direito a ter esse artigo a não ser que pague. E pague bem. Pague para quem? Para a editora, claro! O mesmo vale para todas as bibliotecas que compram a revista impressa ou o acesso online. O mesmo vale para a CAPES no Brasil, que paga mais de 133 milhões de reais por ano para essas editoras.

É um grande esquema, certo? As editoras não tem trabalho de escrever, não tem trabalho de editar, não tem trabalho de revisar, mas o lucro é todo delas.

Assumindo que cientistas não são idiotas, a pergunta natural é: quem deixou isso começar? e porque isso continua assim? Isso começou numa época onde o trabalho das editoras era importante, porque ninguém tinha um computador pessoal para digitar trabalhos e ninguém tinha internet para acessar os artigos. Então, as editoras tinham o importante papel de divulgar o trabalho dos cientistas. Hoje, com a internet, isso está longe de ser verdade.

O porquê de continuar assim é outra história. É inegável que o processo de peer review seja importante. E as pessoas só acreditam nesse processo se ele for feito pelas editoras das revistas (veja o que o Tim Gowers tem a dizer sobre isso). Além disso, essas revistas ganharam prestígio e o prestígio começou a ser medido com números chamados fatores de impacto e os fatores de impacto das revistas em que os artigos foram publicados são usados para determinar quem consegue emprego aonde e quem consegue financiamento para seu próximo projeto.

Não é verdade que essas sejam necessidades irreversíveis, mas para mudar o status quo dá trabalho e exige um esforço ativo das pessoas que desejam contra aquelas que desejam manter a situação como está. E as editoras querem! O lucro da Elsevier em 2010 foi de 2 bilhões de reais! Outras editoras científicas famosas como a Springer ou a Wiley não ficam muito atrás.

Editoras alternativas e alternativas Open Access

Certo, a gente não gosta dessas editoras malvadas. Mas qual é a opção? A opção menos traumática é usar editoras associadas às universidades, associações de classe e institutos de pesquisa. Um exemplo disso em física são as Physical Reviews, que são publicadas pela American Physics Society (o equivalente da SBF aqui nos EUA). A Physical Review Letters, por exemplo, tem um fator de impacto altíssimo e é a revista de física mais prestigiada para letters hoje em dia.

Essas revistas não são mais baratas que as revistas da Elsevier. Por exemplo, duas revistas bem comparáveis da APS e da Elsevier são a Physical Review D e a Nuclear Physics B, respectivamente. As duas são revistas especializadas em física de altas energias que publicam artigos completos, não somente letters, como é o caso da PRL. Uma assinatura institucional da PRD fica entre 3000 e 7000 dólares por ano, dependendo do tamanho da instituição. A assinatura da NPB fica em torno de 5000 dólares por ano. Ou seja, não é essa a diferença. A diferença é que há esse sentimento de que o dinheiro retornaria para uma instituição com fins científicos ou de suporte aos cientistas.

A opção mais drástica, mas para muitos a mais correta, é perceber que não há mais necessidade de editoras para o processo de revisão e divulgação dos resultados científicos. No que diz respeito à divulgação, isso é bem óbvio. O maior exemplo disso é o arXiv. Eu, honestamente, não me lembro a última vez em que li um artigo recente que não estivesse no arXiv. Mas, ao mesmo tempo, eu sei que a área de física de altas energias é privilegiada nesse aspecto. Mesmo em física há áreas em que nem todos os artigos são disponibilizados como preprints.

Em outras áreas de pesquisa, a situação é diferente. Biologia é um caso interessante. Eles não tem um servidor de preprint tão universal quando o arXiv, embora haja idéias se criar um como o The Faculty of 1000. O que eles têm já em funcionamento são iniciativas open access, como a PLoS, em que o ônus da publicação é revertido ao autor, no lugar do leitor (dois comentários para ser completo: a Elsevier também tem esse tipo de publicação, mas com pormenores, e esse tipo de revista também existe em física, por exemplo, o PRX). Além disso, há uma lei muito interessante aqui nos EUA: toda pesquisa financiada pelo NIH (o equivalente do CNPq para as pesquisas em biocoisas aqui nos EUA) tem, por obrigação legal, que ser disponibilizada em open access até um ano depois da sua publicação.

Essa obrigatoriedade é muito interessante. Não só pelo aspecto social de que uma pesquisa financiada pelo povo deve ser acessível livremente, mas também porque torna acessível aos próprios cientistas que não estão ligados a instituições de pesquisas e que não podem pagar pela assinatura. Há inclusive um projeto de lei, o Federal Research Public Access Act, nas duas casas para estender essa lei a qualquer agência de financiamento pública de pesquisa científica. Você pode ler detalhes no blog do Baez e do Eisen. Isso incluiria todas as pesquisas em física financiadas pela NSF e pelo DOE, que na prática são quase todas.

Ou seja, eu acho que óbvio que, com a internet, divulgação de resultados não é um problema. Há opções open access, servidores de preprint ou, se você não quiser nada disso, cria uma página com links para seus artigos. A questão de revisão é mais complicada. Os cientistas não trabalham “de graça” para as revistas porque são ingênuos (alguns discordariam!), mas justamente por causa do prestígio envolvido na publicação em uma revista de grande nome. Artigos publicados em revistas como a Nature ou a Science têm muito peso na carreira de um cientista. E é verdade que, no fundo, não deveria. O Eisen, novamente, argumenta muito bem sobre essa falácia. Mas a realidade é que, na prática, têm. Comitês de seleção usam o fator de impacto das revistas para classificar candidatos. Agências de fomento avaliam sua pesquisa baseado no fator de impacto da revista em que o resultado foi publicado. Nem sempre a avaliação é numerológica, pois, quando é, distorções assustadoras acontecem, mas sempre o peso do nome da revista tem uma influência tão grande quanto a qualidade científica do material publicado.

Triste, mas verdade.

E a Elsevier, o que tem a ver com isso tudo? E o Higgs?

Como eu disse, a Elsevier não é a única malvada da história. Mas algumas atitudes enfureceram as pessoas a ponto de tornar esse boicote público, em vez de pessoal. Dentre os pontos mais citados estão os preços exorbitantes; a prática de bundling, que é a venda associada de assinatura de boas revistas com revistas ruins; e o lobby para a Research Works Act, que é uma proposta de lei diametralmente oposta a FRPAA, que propõe que nenhuma pesquisa financiada publicamente possa ser divulgada por canais Open Access. Não acho que outras editoras, como a Springer, façam as coisas de forma muito diferente. Mas ela tem um histórico junto à comunidade de matemática que a fez merecer um desconto, pelo menos por enquanto.

Também não é claro que esse boicote vá afetar de alguma forma a Elsevier. O abaixo assinado, até hoje, tem por volta de 5000 assinaturas, em grande parte de matemáticos. Os jornais mais famosos da Elsevier não são de matemática. Eu acho que são o Cell e o The Lancet, na área de biologia. No todo, a Elsevier tem 2000 jornais e recebe artigo de mais de 600 mil cientistas! 5000 é realmente muito pouco, mas é um começo. Um começo que foi notado. As ações da Elsevier deram uma caída no mercado e eles se preocuparam a dar uma resposta sobre as acusações. O conteúdo da resposta é cheio de frases duvidosas, de sentido amplo demais para serem realmente válidos. Do tipo “Nós trabalhamos com os cientistas e é duro ser criticado por eles.”: esse “com” pode ser entendido de várias formas e em muitas delas isso não é verdade. Uma crítica be estruturada foi feita pelo Stephen Curry.

Na contramão desse movimento, o Atlas e o CMS mandaram aquele bonito resultado sobre o Higgs do final do ano passado para uma revista da Elsevier, a Physics Letters B (veja na parte de Comments do link para o arXiv). Eu não faço a menor idéia se isso tem alguma coisa a ver com toda essa história de boicote, mas é muito estranho que esse resultado tão importante seja publicado numa revista tão sem expressão. Os resultados ainda não foram combinados, mas foram refinados em comparação ao apresentado no fim do ano passado e sobre o qual eu falei aqui no blog. O CMS, mostrando ser muito mais eficiente em analisar seus dados que o Atlas, ainda adicionou mais um canal: o de dois fótons com dois jatos frontais. Essa é uma típica assinatura de quando o Higgs é produzido por fusão de W ou Z, pois esses jatos são o que carrega a carga de cor do quark ou glúon que colidiu. Essa não é uma análise simples, pois a região frontal é muito suja por causa dos remanescentes do próton. Além disso, esse é um sinal muito mais fraco que o modo de produção por fusão de glúons e não é claro que nenhum dos dois experimentos teria qualquer possibilidade de ver eventos com a luminosidade integrada disponível. Mas, apesar disso tudo, o CMS achou alguns eventos e a evidência do Higgs ficou mais forte ainda. Só o fato desse modo de produção ser raro e ainda assim já estarmos vendo sinal foi interpretado por alguns como uma evidência de que a taxa produção do Higgs é incompatível com a previsão do modelo padrão. Ainda é muito cedo para dizer qualquer coisa, mas você pode ler mais detalhes no blog Résonaances.

O Atlas, que ainda é muito mais lento do que o CMS para fazer análises, não adicionou nenhum canal e continua apenas mostrando o mesmo resultado do ano passado. É provável que novidades, inclusive uma combinação Atlas+CMS pela procura do Higgs (!!!), serão anunciadas na conferência de Moriond desse ano. Essa é a primeira grande conferência de altas energias do ano e tanto os experimentos do LHC quanto do Tevatron estão guardando grandes surpresas. Eu vou estar lá apresentando meu trabalho e, se possível, contando para vocês as novidades assim que elas saírem.

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