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Engenharia na USP abre o primeiro “Endowment” nacional

sexta-feira, 17 jun 2011; \24\UTC\UTC\k 24 3 comentários

Vista aerea da Politécnica da USP

Segundo reportagem da Folha de hoje, a Escola Politécnica da USP (a unidade de engenharia do campus da capital) abriu seu “endowment”, coisa inédita no cenário das universidades nacionais. Trata-se de uma coleção de fundos originários da soma de doações de indivíduos, empresas, organizações civis, etc. A iniciativa foi dos próprios alunos que abriram o fundo com R$ 100 mil. O objetivo é utilizar o retorno do fundo aplicado no mercado financeiro para fomentar pesquisas de professores e alunos da Politécnica.

O endowment, que aqui uso a palavra estrangeira por falta de vernáculo brasileiro para designar um fundo de investimento de uma universidade para suas operações*, é uma das fontes de renda que as universidades norte-americanas utilizam. Não é a maior fonte, mas figura entre as mais expressivas. Vejamos o exemplo de Dartmouth: a universidade opera com um gasto anual de aproximadamente US$ 730 milhões atualmente, com um endowment de US$ 2.8 bilhões. De 20-30% de todos os gastos são pagos com o retorno financeiro do endowment, enquanto que até 50% pode vir do pagamento da mensalidade dos alunos, mais precisamente a tuition. Os números naturalmente variam entre universidades e também entre anos, porém é seguro dizer que o endowment paga entre 14% a 30% de todos os gastos das universidades norte-americanas privadas. Paga salário de funcionários, professores, custos operacionais, materiais, aquisições de novos prédios e investimentos de expansão do campus, mas não equipamentos e construção de laboratórios de pesquisa ou salário de alunos de pós-graduação a partir do terceiro ano. Para isto, a universidade usa de recursos externos como bolsas do governo ou de instituições privadas, como Sloan Foundation, Google, Microsoft, etc. Mas no caso da Politécnica da USP, os salários dos professores e despesas operacionais já estão segurados pelo orçamento público, então o papel do endowment seria pagar investimentos em laboratórios de pesquisa, professores e bolsas para alunos, uma forma de dinheiro suplementar as fontes FAPESP, CNPq e CAPES. Um conselho de professores da Politécnica decidirá como os recursos do endowment serão distribuídos para pesquisas na escola, e a unidade vai pagar uma instituição privada para administrar o fundo, espero eu que com o ganho do próprio endowment.

Quem ficou curioso sobre o orçamento universitário nos EUA pode fazer uma pesquisa no Google por “[instituição] budget”, a maioria das instituições publica esses dados nas suas páginas da Internet.

* Atualização 23/06/2011: a palavra em português é dotação. Obrigado ao Robson pelo esclarecimento. Mais informação e como doar a dotação da Politécnica na página oficial.

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CMS e ATLAS esperam descobrir o Higgs até 2012

quinta-feira, 31 mar 2011; \13\UTC\UTC\k 13 5 comentários

Detector CMS em fase de montagem em 2008. Foto: Michael Hoch.

Hoje a Physics World publicou uma entrevista com Guido Tonelli, porta-voz do experimento CMS, e Pippa Wells, porta-voz do ATLAS. Ambos afirmam que CMS e ATLAS darão uma resposta definitiva para a existência do bóson de Higgs até final de 2012. A expectativa é que os dados do LHC de 2011 e de 2012 serão necessários para poder vasculhar o Higgs em toda a janela de massa que ele pode existir, que é atualmente de 115 a 600 GeV (para uma comparação, a massa do próton é aproximadamente 1 GeV). O Higgs é a única partícula do Modelo Padrão que ainda não foi positivamente detectada.

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Demonstrado novo parâmetro cosmológico

quinta-feira, 11 mar 2010; \10\UTC\UTC\k 10 1 comentário

Em 2007, Pengjie Zhang e outros cosmólogos teóricos sugeriram que a observação da posição e velocidade das galáxias com o desvio da propagação da luz dessas galáxias até nós serviria de uma medida da distribuição de massa do universo. (arXiv:0704.1932). Até então, a técnica utilizada pelo projeto astronômico do telescópio Sloan Digital Sky Survey (SDSS) consistia em medir a distribuição de galáxias e o desvio para o vermelho da galáxia e extrapolar o resultado para a distribuição de massa assumindo que a matéria escura deve seguir aproximadamente a mesma distribuição espacial que os prótons e nêutrons (bárions). Isso não é exatamente verdade porque os bárions formam um gás que interage muito mais facilmente com os fótons da radiação cósmica de fundo do que a matéria escura, e como resultado, os bárions são mantidos a uma temperatura próxima da radiação de fundo antes da formação das estrelas. Esse gás quente de bárions tem pressão presumivelmente maior que a pressão da matéria escura. Em Relatividade Geral, nós podemos deduzir a relação entre a fração da massa de bárions que acompanha a matéria escura e pode-se dizer que o contraste de densidade de bárions é de 10% a 17% menor que o de matéria escura quando se inclui a pressão do gás. Mais importante é talvez o fato de que devido a pressão dos bárions, existem concentrações densas de matéria escura no universo onde não existem galáxias. Todas essas concentrações de matéria escura pura são perdidas na estimativa original do SDSS.

A idéia de Zhang foi de utilizar as velocidades das galáxias e suas posições e relacionar com a lente gravitacional observada. Combinando astutamente estes dois observáveis diferentes de galáxias, é possível eliminar o efeito da pressão dos bárions pelo menos para certas partes da distribuição espacial da matéria total do universo. O observável é sensível a taxa de crescimento de estruturas (quão rápido/forte é a formação das galáxias) que depende sensivelmente com a teoria da gravitação subjacenete, e dessa forma medindo-a é possível testar diferentes teorias da gravitação. No artigo de Zhang, eles mostraram que com a sensibilidade projetada do telescópio SKA, seria possível distinguir a Relatividade Geral de MOND, f(R) e uma teoria de dimensões espaciais extras (conhecida pela sigla de seus autores, DGP) — isso tudo são outros candidatos para teoria da gravitação.

Agora, uma estudante de pós-graduação de Princeton, Reinabelle Reyes, junto com vários outros astrofísicos e astrônomos, demonstrou que a técnica é eficiente (Nature 464, 256-258 (2010)) usando os dados do SDSS. Na realidade, este resultado não é um teste preciso da Relatividade Geral — embora é um teste independente –, e tampouco produziu algo de novo em termos de excluir teorias pois já era sabido de lentes gravitacionais que MOND sem matéria escura não é consistente com os dados (e.g., este post). As barras de erro ainda são muito grandes para poder discernir entre a Relatividade Geral e as alternativas, contudo o que vem como importante é a demonstração de que é possível medir o parâmetro diretamente com erros sob controle. O programa agora será diminuir as incertezas nos telescópios futuros, e quem sabe, projetar um telescópio otimizado para essa medida, que não é o caso do SDSS, de modo a permitir a exclusão ou confirmação mais definitiva de alternativas a Relatividade de Einstein.

Sean Carroll no Colbert Report

quinta-feira, 11 mar 2010; \10\UTC\UTC\k 10 1 comentário

Ontem o Sean Carroll esteve no Colbert Report falando sobre seu livro de divulgação. Como o WordPress não deixa inserir vídeos nos posts, eu só posso passar o link abaixo:

http://www.colbertnation.com/the-colbert-report-videos/267142/march-10-2010/sean-carroll

E como parte da história, a pergunta final do Steve 🙂

Dilbert.com

Físicos constroem o primeiro (quase) laser acústico

terça-feira, 23 fev 2010; \08\UTC\UTC\k 08 Deixe um comentário

Ontem foi publicado um par de artigos bem interessantes que talvez tenham sido as primeiras construções experimentais na direção de lasers acústicos, um sistema que utiliza das leis da mecânica quântica para produzir uma onda de som análoga ao feixe de laser de luz! Os experimentos foram dois diferentes, um realizado no Caltech nos EUA e outro na Universidade de Nottingham na Inglaterra (artigos técnicos aqui e aqui).

Um laser (de luz) é produzido por um fenômeno da mecânica quântica chamado de emissão estimulada. Pense por exemplo em um átomo de rubídio que pode estar em dois estados de energia E_a e E_b diferentes, com E_b > E_a. Se nós acoplarmos esse átomo com uma onda de freqüência \omega que não seja muito diferente da freqüência \omega_0 = (E_b - E_a)/\hbar, então existe tanto o fenômeno do átomo inicialmente no estado a ser excitado para o estado b como o fenômeno do átomo no estado b decair para o estado a. Quando o átomo é excitado, ele absorve energia da onda incidente, mas quando ele decai, ele fornece energia. Curiosamente, a probabilidade — em um modelo aproximado para esse sistema — é a mesma para tanto a excitação como para o decaimento ocorrer! Assim, ao fornecer constantemente a onda de freqüência \omega de fundo para um conjunto de átomos (a bomba como se diz no jargão), se inicialmente todos os átomos estavam no estado a eles são em conjunto excitados para b e em b devolvem uma outra onda de freqüência \omega_0, e ao repetir o processo várias vezes, o resultado é uma tremenda amplificação de energia que produz uma onda de freqüência \omega_0. Essa onda é o laser.

Mas ondas de luz e ondas de som tem várias similaridades, a começar pelo fato que na física clássica as duas são realizações físicas diferentes da solução de uma mesma equação — a equação da onda. E em mecânica quântica, ao fazer uma aproximação do movimento coletivo de átomos como um efeito de elasticidade contínua do material, tanto o som como a luz são descritos por equações similares. O análogo do fóton da luz para o som é o que se chama o fonon (é a partícula do fone, ora.). Então fica a pergunta natural:

É possível existir um laser de som?

Ou seja: é possível fazer átomos amplificarem um sinal de entrada com uma certa freqüência \omega criando uma onda de som de saída com freqüência bem definida, quase monofrequente, \omega_0 \approx \omega (próximo do valor de \omega) e espacialmente coerente? (Se você não sabe o que quer dizer coerente neste contexto, não se avexe). Até então isso parecia muito difícil na prática, com os processos de absorção dominando sobre os de emissão estimulada. Os dois grupos em questão parecem ter feito a primeira realização do laser de som que supera essa dificuldade.

Micrografia dos microtoróides de silica construídos pelo grupo do Caltech, original do artigo de Ivan Grudinin et al.

O grupo do Caltech construiu dois toróides de silica de poucos micrometros de diâmetro a uma pequena fração de seus raios de distância um do outro, ajustados para que um laser externo sirva de onda de fundo que excita um modo de vibração sonora dos dois toróides que é um estado excitado da ressonância acústica do sistema (ressonância acústica é aquele efeito que aconteceu na ponte de Tacoma, ou que permite a voz humana quebrar um copo de cristal). Os dois toróides então caem do estado excitado e emitem uma onda de som de freqüência de 21 MHz para o meio externo que é análoga a um laser (para comparação, o ouvido humano consegue captar som de freqüência no máximo mil vezes menor, ou seja, é mais agudo que a voz do André Matos). O efeito dessa onda de som é visto pelo acoplamento dos microtoroides com o laser, e não com um microfone (provavelmente porque seria impossível com microfones…). O grupo de Nottingham atacou o problema de forma diferente, e construiu um laser de som de freqüência de THz. Para isso eles empregam um semicondutor onde elétrons podem decair em uma cascata de estados de energia diferentes causando sempre uma perturbação sonora no sistema de mesma freqüência. Nesse segundo experimento, a amplificação sonora foi obtida, mas não o feixe de som coerente que caracterizaria melhor um laser.

No presente momento esse parece ser o primeiro passo em direção de dispositivos úteis para a indústria, medicina e instrumentação científica de ondas de som bem coerentes de alta freqüência. Por exemplo, como as ondas de som tem comprimento de onda relativamente pequeno em comparação com a onda de luz de mesma freqüência, com a mesma energia seria em princípio possível fazer imagens e medidas experimentais em materiais com resolução espacial melhor do que pode ser feita com luz.

Atualizações do Ultra Deep Field, Planck e LHC

quarta-feira, 9 dez 2009; \50\UTC\UTC\k 50 Deixe um comentário

Planck

Já faz algum tempo que eu gostaria de passar a notícia (atrasada) que o satélite Planck vai bem, obrigado. No presente momento, o cronograma atualizado da missão espera que em 2012 os resultados das medidas precisas de anisotropia da radiação cósmica de fundo se tornem públicas.

Ultra Deep Field

Logo depois que o Hubble sofreu sua atualização este ano, a câmera do Hubble Ultra Deep Field (HUDF) permitiu detectar as primeiras galáxias com redshift z ~ 8 (o recorde era z ~ 7). E ontem a imagem do HUDF foi atualizada.

Hubble Ultra Deep Field 2009

LHC

O LHC realizou a primeira colisão de prótons a energia de 2.36 TeV.

LHC: 2.36 TeV

segunda-feira, 30 nov 2009; \49\UTC\UTC\k 49 Deixe um comentário

Monitor na sala de controle do feixe do LHC mostra 1.17 TeV por feixe de prótons. Hoje o acelerador alcançou a marca de 1.18 TeV por feixe.

Aconteceu hoje: o LHC superou a marca de 1.96 TeV do Fermilab operando a uma energia combinada de 2.36 TeV dos dois feixes de prótons no anel principal! Eba! 🙂 Nos primeiros quatro meses de 2010, a equipe do feixe do LHC pretende acelerar os prótons a uma energia combinada de 7 TeV (energia do centro de massa). O objetivo é chegar a 14 TeV no centro de massa, ou seja 7 TeV em cada próton (no referencial do laboratório). Cada quark e glúon do próton terá uma energia de aproximadamente 1 TeV, fazendo o LHC um acelerador de partículas que colide quarks e glúons juntos a energias de aproximadamente 2 TeV. Essa energia é convertida no produto de decaimento das colisões quarks e glúons, e permite janela suficiente para produzir o bóson de Higgs, que deve ter da ordem de 100 GeV/c2 de massa — uma partícula elementar de massa próxima aos núcleos naturais mais pesados, como o rádio.

Notícia completa: CERN.

Crédito das fotos: CERN.

Comissão de feixe do LHC comemora o controle do feixe estável a alta energia.
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