Colaboração com britânicos amplia estudo sobre matéria escura

Written by ICTP-SAIFR on May 16th, 2016. Posted in Blog do ICTP-SAIFR

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Projeto desenvolvido com Imperial College London foi aprovado na chamada SPRINT, da Fapesp

Por Marcos Jorge – Assessoria de Comunicação e Imprensa/UNESP

Unesp e o Imperial College London irão colaborar em um projeto que pretende levantar informações mais precisas sobre a existência de matéria escura na Via Láctea. A proposta foi uma das ganhadoras da chamada SPRINT (São Paulo Researchers in International Collaboration) promovida pela Fapesp cujo objetivo é fomentar colaboração internacional de pesquisadores de São Paulo com parceiros internacionais.

Fabio Iocco é pesquisador no Instituto de Física Teórica e também está vinculado ao ICTP – South American Institute for Fundamental Research, braço regional do prestigiado centro de física teórica localizado em Trieste, na Itália. No início de 2015, por meio de um artigo publicado na revista Nature Physics, Iocco comprovou pela primeira vez a existência de matéria escura em uma região compreendida entre o Sistema Solar e o centro da Via Láctea.

O artigo foi apontado pelo Nature Index como um dos cinco mais importantes produzidos por pesquisadores da Unesp em 2015. A idéia agora é que a proposta aprovada na chamada SPRINT dê continuidade a este trabalho.

“Durante a pesquisa, nós desenvolvemos muitos dados sobre a curva de rotação e sobre a matéria luminosa na galáxia. Esses dados podem ser utilizados também para tentar determinar de forma mais precisa a distribuição de matéria escura na Via Láctea”, afirma o pesquisador que recebe bolsa da Fapesp por meio do programa Jovem Pesquisador em Centros Emergentes.

Para avançar na investigação, Iocco contará com o apoio de Roberto Trotta, pesquisador da Imperial College London que aplicará a estatística bayesiana às informações levantadas pelo pesquisador da Unesp. Basicamente, a estatística bayesiana dá tratamento probabilístico à incerteza sobre quantidades invisíveis. Ela permite ainda que essas incertezas sejam modificadas periodicamente após observações de novos dados ou resultados.

“A importância da estatística bayesiana é que ela permite fazer afirmações probabilísticas de acordo com o nosso grau de confiança em várias explicações sobre o mundo físico”, destaca Trotta.

O pesquisador italiano aponta ainda que este método tem sido bastante aplicado à cosmologia nos últimos anos, uma vez que é mais eficiente do ponto de vista computacional. “Dessa forma, a estatística bayesiana permite aos cientistas a análise de uma imensa quantidade de dados, uma realidade cada vez mais comum na cosmologia”.

Os dois pesquisadores organizaram workshops sobre matéria escura em Madri, na Espanha, no ano passado, onde amadureceram a ideia de estabelecer uma parceria de pesquisa. “Este foi um projeto perfeito porque é prático e vai aportar alguma informação nova. As duas equipes têm excelência mundial em seus respectivos campos e acredito que isso colaborou para a aprovação na chamada SPRINT”, destaca Iocco.

SPRACE e matéria escura
Na mesma chamada SPRINT divulgada pela Fapesp, a Unesp teve outro projeto para investigar a matéria escura aprovado. O Centro de Pesquisa e Análise de São Paulo (SPRACE), localizado no Núcleo de Computação Científica da universidade, estabeleceu uma parceria com o Imperial College London para obter as primeiras evidências não-cosmológicas dessa “matéria”, caso ela seja formada por partículas subatômicas.

Essas evidências serão procuradas através de colisões de partículas realizadas no maior acelerador do mundo atualmente, o Large Hadron Collider (LHC), da Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear (CERN), localizado na fronteira entre Suíça e França.

Fonte: http://www.unesp.br/portal#!/noticia/21953/colaboracao-com-britanicos-amplia-estudo-sobre-materia-escura/

Veja no Jornal da Unesp: https://issuu.com/acireitoria/docs/ju323

Evidência da matéria escura entre o Sol e o centro da Galáxia

Written by ICTP-SAIFR on May 6th, 2016. Posted in Blog do ICTP-SAIFR

Pesquisador da Unesp assina artigo destacado pelo Nature Index

Por Assessoria de Comunicação e Imprensa/UNESP

O artigo ‘Evidence for dark matter in the inner Milky Way’, publicado na Nature Physics de fevereiro de 2015, foi destacado no Nature Index como um dos cinco mais importantes produzidos por pesquisadores naquele ano da Unesp, instituição que ocupa o segundo lugar no ranking da instituição na América do Sul.
Fabio Iocco, vinculado ao ICTP – South American Institute for Fundamental Research, ao Instituto de Física Teórica da Unesp em São Paulo, SP, e ao Instituto de Física Teórica UAM/CSIC (Madri/Espanha), explica o contexto do artigo e a sua importância: ‘”Os argumentos a favor da existência de uma componente escura de matéria, a chamada matéria escura, emergem em diferentes sistemas astrofísicos a todas as escalas. Isso ocorre também em galáxias espirais, como a nossa própria Galáxia, a Via Láctea, o que é um fato conhecido.”

“No entanto, a matéria escura é normalmente detectada a grandes distância do centro da Galáxia, onde se espera que o seu efeito seja mais significativo. Nas regiões mais internas, presume-se que a quantidade de matéria escura é pequena e que a quantidade total de matéria é dominada pela matéria normal (luminosa). O nosso estudo demonstrou, pela primeira vez e sem deixar margens para dúvidas, a presença de matéria escura na região entre o Sol e o centro da Galáxia, como esperado, independentemente, por modelos teóricos de formação de galáxias. Trata-se de um resultado técnico de grande relevância. Em outras publicações posteriores usamos o mesmo material e técnicas distintas para inferir detalhadamente a distribuição de matéria escura em toda a nossa Galáxia”, conta.Os outros autores do artigo são Miguel Pato, da Technische Universität München, Alemanha, e da Stockholm University (Suécia); e Gianfranco Bertone, da University of Amsterdam (Holanda).

O artigo pode ser acessado em http://www.nature.com/nphys/journal/v11/n3/full/nphys3237.html

Fonte: http://www.unesp.br/portal#!/noticia/21824/evidencia-da-materia-escura-entre-o-sol-e-o-centro-da-galaxia/

Unesp discute mudanças no uso da terra e seus impactos no clima

Written by ICTP-SAIFR on March 20th, 2016. Posted in Blog do ICTP-SAIFR

Professora da Faculdade de Ciências de Bauru apresenta o tema em eventos internacionais

Por Assessoria de Comunicação e Imprensa/UNESP

Professora do Departamento de Física da Faculdade de Ciências (FC) da Unesp de Bauru, Marta Pereira Llopart vem representando o Brasil em importantes eventos internacionais sobre mudanças climáticas, enfocando, por exemplo, os elos entre o tema e a biodiversidade.

Entre os projetos de pesquisa dos quais participa, destaca-se ‘Processos de multi-escala que atuam na convecção tropical e a influência de aerossóis’ coordenado pelo Prof. Dr. Tercio Ambrizzi da Universidade de São Paulo e pelo Dr Roberto Mechoso da UCLA-EUA, que foca dois temas fundamentais para a Amazônia, que são sua variabilidade atmosférica e os efeitos dos aerossóis na mesma. Para estudar os dois temas propostos, estão previstos duas formas de análise sobre a região da campanha do GoAmazon: (1) Análise estatística dos dados obtidos dos sitios do GoAmazon (Green Ocean Amazon), programa de pesquisa que tem como objetivo desenvolver as pesquisas relacionadas com a dinâmica da floresta e sua interação com a atmosfera com experimentos e modelos climáticos, em relação as propriedades relevantes para convecção e sua interação com os aerossóis, e (2) Efeitos dos aerossóis em nuvens convectivas e precipitação, incluindo a função dos aerossóis nas mudanças do clima regional e circulação atmosférica para situações de atmosfera poluída e limpa.

Marta também atua na pesquisa sobre os ‘Impactos dos eventos climáticos extremos e das mudanças climáticas na produtividade agrícola da soja no estado do Rio Grande do Sul’ coordenado pelo Dr. Santiago Cuadra da Embrapa. Levando em conta que os impactos ambientais, econômicos e sociais das alterações do clima global são um dos maiores desafios da humanidade, estudos dos impactos das mudanças climáticas sobre a produtividade agrícola têm em geral negligenciado as diferenças entre as escalas espaciais que os modelos de culturas agrícolas são desenvolvidos e a resolução dos modelos climáticos, assim como os impactos de eventos climáticos extremos no rendimento das culturas. Os estudos dessa pesquisa, os quais a docente da FC participa, pretendem avaliar os impactos da mudança do clima sobre a produtividade da soja no estado do rio Grande do Sul através de uma gama mais ampla de metodologias e considerando os efeitos dos eventos extremos.

Uma terceira pesquisa da qual a Prof. Marta também participa é a ‘Downscaling Sazonal para a Região Sudeste do Brasil utilizando Dois Modelos Globais como Forçantes’ coordenada pela Prof. Dra. Michelle Reboita da Univesidade Federal de Itajubá. Atualmente, tanto os governantes quanto a população em geral têm aumentando seus interesses pela previsão do clima sazonal. Tendo em vista que prognósticos mais precisos do clima podem auxiliar os diferentes setores da sociedade a planejarem suas atividades, este projeto tem como objetivo avaliar um conjunto de previsões climáticas sazonais (constituída por trimestres) realizadas com o Regional Climate Model version 4 (RegCM4). A principal ênfase do projeto é a avaliação da qualidade da previsão sazonal regionalizada para a região sudeste do Brasil (RSB). Para isso, o RegCM4 será dirigido por previsões do ano de 2013 de dois modelos de circulação geral da atmosfera: do Climate Forecast System Version 2 (CFSv2) do National Centers for Environmental Prediction (NCEP) e do modelo do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE).

Em parceria com o ICTP (International Centre for Theoretical Physics)/Trieste e ICTP/SAIFR – IFT (Instituto de Física Teórica) da Unesp organizou, em fevereiro último uma Advanced School on Regional Climate Modeling over South America. O curso foi sobre modelagem climática, a ferramenta mais utilizada para a geração de projeções do clima futuro. Maiores detalhes do evento: http://www.ictp-saifr.org/?page_id=9561

Recentemente, Marta teve trabalho sobre mudanças do uso da terra e seus impactos no clima aceito para apresentar de forma oral na “International Conference on Regional Climate (ICRC)-CORDEX 2016″ que será realizado em  Estocolomo, Suécia, entre os dias 17 a 20 de maio. Tabem participara em maio do 8th RegCM Workshop que será realizado em Trieste-Italia.

Fonte: http://www.unesp.br/portal#!/noticia/21287/unesp-discute-mudancas-no-uso-da-terra-e-seus-impactos-no-clima/

Unesp entrega Prêmio Jovens Físicos a alunos de graduação

Written by ICTP-SAIFR on March 7th, 2016. Posted in Blog do ICTP-SAIFR

Institutos de física teórica localizados na universidade organizam premiação desde 2012

Por Marcos Jorge – Assessoria de Comunicação e Imprensa/UNESP

O Instituto de Física Teórica (IFT) da Unesp e o Centro Internacional para a Física Teórica (ICTP-SAIFR) entregaram nesta segunda-feira, 7 de março, o prêmio Jovens Físicos. A condecoração é entregue aos cinco estudantes com menos de 21 anos com melhor desempenho em prova elaborada pelos docentes dos institutos.

A prova escrita com duração de três horas é elaborada e corrigida pelos pesquisadores e docentes do IFT e do ICTP-SAIFR. O conteúdo inclui Mecânica Clássica, Mecânica Quântica, Mecânica Estatística/Termodinâmica, Eletromagnetismo, Relatividade Especial e Física-Matemática.

O primeiro colocado foi Alex Freitas de Campos, estudante formado em 2014 no curso de Física da Universidade de São Paulo, câmpus São Carlos. Atualmente o aluno desenvolve o mestrado na mesma instituição, na área de matemática. “Desde o primeiro ano da graduação eu fiz iniciação científica na matemática. Esta tem sido minha área há algum tempo, mas não pretendo abandonar a Física. No futuro ainda pretendo fazer um doutorado nesta área”, explica Alex. “Eu sempre me vi trabalhando com Matemática ou Física. Nunca pensei em fazer outra coisa. Não me imagino trabalhando como engenheiro ou outra carreira”, comenta.

O prêmio é entregue desde 2012 e inclui premiação em dinheiro. Veja os primeiros colocados:

1º Lugar:
Alex Freitas de Campos (USP São Carlos), 24,0 de 60 pontos

2º Lugar:
Murilo do Nascimento Luiz (USP São Carlos), 19,0 de 60 pontos

3º Lugar:
Patrick Eli Catach (USP São Paulo), 17,5 de 60 pontos

4º Lugar:
Matheus de Oliveira Schossler (USP São Carlos), 16,5 de 60 pontos

5º Lugar:
Jefferson Gabriele Collaço (Instituto Tecnológico de Aeronáutica), 13,5 de 60 pontos

A entrega dos prêmios foi realizada no auditória do IFT, no Câmpus da Barra Funda, e a cerimônia também incluiu uma palestra com o professor Riccardo Sturani sobre Ondas Gravitacionais.

Fonte: http://www.unesp.br/portal#!/noticia/21127/unesp-entrega-premio-jovens-fisicos-a-alunos-de-graduacao/

Observação de ondas gravitacionais geradas pela fusão de um sistema binário de buracos negros

Written by Ricardo Aguiar on February 18th, 2016. Posted in Blog do ICTP-SAIFR

Por Riccardo Sturani

No dia 11 de Fevereiro foram anunciadas duas descobertas de grande importância científica diretamente relacionadas com uma das previsões mais importantes da teoria da Relatividade Geral de Einstein: a primeira detecção direta de ondas gravitacionais e a primeira observação da colisão e fusão de um par de buracos negros.

Este evento cataclísmico, conhecido como GW150914, ocorreu em uma galáxia distante mais de um bilhão de anos-luz da Terra. Ele foi observado em 14 de Setembro 2015 às 6:51 hora de Brasília pelos dois detectores do Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferometria Laser (sigla LIGO em Inglês).

Da morfologia do sinal podemos deduzir as massas dos buracos negros: 32 e 29 massas solares com uma incerteza de aproximadamente 20%, das quais podemos estimar, através da Relatividade Geral, que a energia emitida na forma de ondas gravitacionais ao longo da coalescência foi cerca de 3 vezes a massa do Sol, a maioria emitida em uma fração de segundo. O pico de luminosidade correspondente  é aproximativamente de 1056 ergs/s. Para comparação, a luminosidade do sol é de 4 × 1033 erg/s e aquela do gamma ray burst mais luminoso nunca observado é de ∼ 5 × 1054 erg/s no caso de emissão isotrópica.

A fusão de dois buracos negros formou um único buraco negro de massa correspondente a 62 vezes a do Sol. Além disso, se conclui que o buraco negro remanescente tem spin correspondendo a um buraco negro de Kerr, com um valor aproximativamente de 0.67. Esses resultados indicam que GW150914 ocorreu à um redshift de cerca 0.09.

O avanço marca o começo de uma nova era em astronomia abrindo uma nova janela de observação do universo sob a forma de ondas gravitacionais.

As ondas gravitacionais são oscilaçãoes do espaço-tempo causadas por qualquer massas aceleradas. Nas últimas décadas, já se havia acumulado fortes evidências de que as ondas gravitacionais existem, devido a seus efeitos em órbitas próximas de pares de estrelas de nêutrons em nossa galáxia. Os resultados destes estudos concordam muito bem com a teoria de Einstein possuindo exatamente o mesmo decaimento orbital previsto pela teoria e que é devido à perda de energia transportada por ondas gravitacionais. No entanto, a detecção direta de ondas gravitacionais tem sido amplamente desejada pela comunidade científica já que esta descoberta iria fornecer maneiras novas e mais robustas para testar a relatividade geral sob condições extremas, abrindo uma nova maneira para explorar o universo.

Os valores estimados das massas antes da fusão dos dois componentes de GW150914 são em si um argumento muito forte para assegurar que os dois são buracos negros, especialmente se consideramos a pequena separação das duas componentes necessária para gerar um sinal da frequência observada: o sinal entra na banda do LIGO acerca de 30 Hz e atinge uma frequência máxima de 250 Hz. Os buracos negros são os únicos objetos conhecidos que são suficientemente compactos para estarem tão perto sem se fundirem.

Essa é a primeira observação de um par de buracos negros, mas não se trata da primeira observação de buracos negros em geral.

Embora, por definição, não possamos “ver” a luz de um buraco negro, já que são densos e compactos que nem mesmo a luz poderia escapar de sua atração gravitacional, astrônomos reuniram uma importante coleção de evidências de sua existência estudando os efeitos desses candidatos a buracos negros na área ao redor deles. Por exemplo, acredita-se que a maioria das galáxias, incluindo a Via Láctea contém um buraco negro supermassivo (∼ 106 vezes a massa do Sol) no seu centro – com massas de milhões ou até bilhões de vezes maior que a do Sol. Também existem evidências de buracos negros com massas muito menores (de poucas vezes até uma dúzia de vezes a massa do Sol), que se acredita serem restos de estrelas mortas que sofreram uma explosão cataclísmica, chamado de um colapso do núcleo supernova.

Além destes progressos substanciais na observação indireta de buracos negros, a nossa compreensão teórica desses estranhos objetos foi drasticamente melhorada na última década por avanços notáveis na capacidade de simular em computador desde as várias órbitas muito próximas até a fusão de um sistema binário de buracos negros. Estes modelos permitiram a criação de ondas gravitacionais emitidas por buracos negros: o conhecimento de como essas evoluem à medida que os buracos negros ficam mais próximos até finalmente se fundirem em um único buraco negro mais massivo é necessário para maximizar as informações que podemos tirar da observação.

LIGO é o maior observatório de ondas gravitacionais e um dos mais sofisticados experimentos de física do mundo. Composto por dois grandes interferômetros a laser localizados a ∼ 3000 Km de distância, em Livingston, Louisiana e Hanford, Washington, LIGO usa as propriedades físicas da luz e do espaço para detectar ondas gravitacionais – um conceito que foi proposto pela primeira vez nas décadas de 60 e 70. Um primeiro conjunto de detectores foi concluído no início de 2000, incluindo TAMA300 no Japão, GEO600 na Alemanha, LIGO nos Estados Unidos e Virgo na Itália. Em seguida, e usando combinações destes detectores, foram feitas observações conjuntas entre 2002 e 2011, sem se obter qualquer detecção de ondas gravitacionais. Depois de melhorias significativas realizadas, os detectores LIGO começaram a operar em 2015 como LIGO Avançado: os primeiros de uma rede global de detectores significativamente mais sensíveis. Os LIGO estão agora desligados, o reinicio da tomada de dados é prevista em conjunto para o final desse ano.

Um interferômetro como o LIGO consiste de dois braços perpendiculares (no caso do LIGO estes braços medem 4 km) em que um feixe de laser é enviado e refletido pelos espelhos no final dos braços. Quando uma onda gravitacional passa, a ampliação e o encolhimento do espaço faz com que os braços do interferômetro se alonguem e encolham alternadamente, um fica menor enquanto o outro fica maior e vice-versa. Como os braços alteram de comprimento por efeito das ondas gravitacionais, os feixes a laser viajam distâncias diferentes através dos braços, o que significa que os dois feixes não estão mais em fase e logo é produzido o que chamamos de padrão de interferência.

A diferença entre o comprimento dos dois braços é proporcional à intensidade da onda gravitacional que está passando: em uma onda gravitacional típica, supõe-se que esta amplitude de deformação deva ser, aproximadamente, menor que o diâmetro de um próton! Ainda assim os interferômetros LIGO são tão sensíveis que eles podem medir esses valores extremamente pequenos.

Para detectar com sucesso uma onda gravitacional como GW150914, os detectores LIGO precisam combinar uma grande sensibilidade com a capacidade de isolar os sinais reais das fontes de ruído instrumental: pequenas perturbações devido, por exemplo, a efeitos ambientais ou ao próprio instrumento, poderiam imitar ou superar os padrões de ondas gravitacionais que estamos buscando. Com dois detectores disponíveis temos a vantagem de poder separar o sinal real da onda gravitacional de possíveis ruídos e perturbações.

Operar uma rede de dois ou mais detectores também nos permite, por triangulação, posicionar a direção no céu da onda gravitacional observada uma vez conhecida a diferença de tempo de chegada em cada detector. Quanto mais detectores na rede, mais precisa será a localização no céu da fonte emissora desta onda gravitacional. Em 2016, o detector Virgo Avançado, na Itália, vai juntar-se à rede global – além de estar prevista a construção de outros interferômetros avançados como o KAGRA no Japão e um terceiro LIGO na Índia.

A caracterização do ruído de fundo é uma parte essencial da pesquisa do LIGO, e envolve o monitoramento uma grande coleção de dados ambientais gravados nos dois locais: movimento do solo, variações da temperatura e flutuações da potência do laser, entre outros, que são monitorados em tempo real para controlar o estado dos interferômetros. Um problema em um desses canais ambientais ou instrumentais causa o descarte dos dados recolhidos pelo detector.

Além disso, para excluir a possibilidade de uma flutuação de ruído incomum, LIGO estimou a probabilidade dessa coincidência acontecer acidentalmente através de uma série de deslocamentos de tempo entre os dados do LIGO Hanford e LIGO Livingston, para criar um conjunto de dados de maior duração e para procurar sinais coincidentes que sejam atribuídos com certeza ao ruído e não às ondas gravitacionais.

Usando apenas deslocamentos de tempo maiores do que 10 milissegundos (o tempo de percurso entre os dois detectores, o GW150914 foi detectado nos dois LIGO com uma diferencia de tempo de 7ms).

A taxa de falso alarme estimada é de um evento a cada 200.000 anos. Esta taxa de falso alarme pode ser traduzida pela conhecida variável ”Sigma” (indicada por σ) de uma distribuição normal Gaussiana fornecendo um valor de 5.1 vezes σ.

A primeira detecção de ondas gravitacionais e a primeira observação da fusão de um sistema de dois buracos negros são conquistas significativamente notáveis, mas representam apenas a primeira página em um excitante novo capítulo na astronomia.

Os projetos futuros incluem melhorias nos detectores LIGO Avançados e a extensão da rede global de detectores para incluir o Virgo Avançado, KAGRA, e um possível terceiro detector LIGO na Índia, o que irá melhorar significativamente a nossa capacidade de localizar posições de fontes de ondas gravitacionais no céu e estimar suas propriedade físicas. O novo campo da astronomia de ondas gravitacionais parece ter um futuro brilhante pela frente!

The LIGO Scientific and Virgo Collaborations, Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger, Phys. Rev. Lett. 116 (2016) 6, 061102 [arXiv:1602.03837 [gr-qc]].

Pesquisadores no Brasil contribuindo para a descoberta

Existem dois grupos no Brasil, ambos no estado de São Paulo, que participam oficialmente da LSC. O primeiro deles está na Divisão de Astrofísica do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), em São José dos Campos, órgão do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação e conta com seis membros e o outro no Instituto de Pesquisa Fundamental da América do Sul, filiado ao Centro Internacional de Física Teórica (sigla ICTP-SAIFR em inglês), localizado no IFT/UNESP, na cidade de São Paulo. O grupo do INPE dirigido por Odylio Aguilar trabalha no aperfeiçoamento da instrumentação de isolamento vibracional do LIGO, na sua futura operação com espelhos resfriados e na caracterização dos detectores, buscando determinar as suas fontes de ruído.

Já o grupo do ICTP-SAIFR/IFT-UNESP, dirigido por Riccardo Sturani, trabalha na modelagem e análise dos dados de sinais de sistemas estelares binários coalescentes. A modelagem é particularmente importante porque as ondas gravitacionais tem interação muito fraca com toda a matéria tornando necessárias, além de detectores de alto desempenho, técnicas de análises eficazes e uma modelagem teórica precisa dos sinais.

Detecção de ondas abre nova janela para observação do Universo

Written by ICTP-SAIFR on February 12th, 2016. Posted in Blog do ICTP-SAIFR

Grupo da Unesp colabora com pesquisa que comprovou teoria centenária de Albert Einstein

Por Marcos Jorge – Assessoria de Comunicação e Imprensa/UNESP

Pela primeira vez na história, cientistas detectaram ondas gravitacionais que confirmam as previsões realizadas por Albert Einstein em 1916, na sua Teoria Geral da Relatividade. O anúncio foi realizado na sede do National Science Foundation (NSF), nos Estados Unidos, e transmitido ao vivo no auditório do Instituto de Física Teórica (IFT) da Unesp, seguido de uma apresentação de Riccardo Sturani, pesquisador do IFT/Unesp e do ICTP-SAIFR (ICTP – South American Institute for Fundamental Research), envolvido com o projeto.


Leia entrevista do pesquisador Riccardo Sturani publicada em O Estado de S.Paulo de 12/2/2016:
http://ciencia.estadao.com.br/noticias/geral,foi-inesperado–diz-cientista-da-unesp-que-ajudou-a-detectar-ondas,10000015933

Leia entrevista com o pesquisdador no Portal UOL
http://noticias.uol.com.br/ciencia/ultimas-noticias/redacao/2016/02/12/e-como-ouvir-apos-surdez-diz-fisico-que-ajudou-a-provar-teoria-de-einstein.htm

Ouça Podcast com o pesquisador
Pesquisador da Unesp esclarece descobertas de ondas gravitacionais previstas por Einstein há cem anos
http://podcast.unesp.br/radiorelease-12022016-previstas-por-einstein-ha-cem-anos-pesquisador-da-unesp-esclarece-descobertas-de-ondas-gravitacionais


As ondas gravitacionais foram observadas no dia 14 de setembro de 2015 pelos detectores do Observatório Interferométrico de Ondas Gravitacionais (LIGO, do inglês Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), mas passaram por um criterioso processo de revisão antes de serem divulgadas ao público. Segundos os físicos ligados ao observatório, as ondas detectadas foram produzidas numa fração do último segundo da fusão de dois buracos negros com massa 30 vezes maior que a do Sol. Esta também foi a primeira vez que a colisão de dois buracos negros foi observada.

Durante o anúncio realizado em Washington, nos EUA, os fundadores do projeto LIGO destacaram que a detecção de ondas gravitacionais abre uma nova perspectiva para as pesquisas em astrofísica. Até então, a observação do universo tem sido feita com instrumentos que faziam leituras de ondas eletromagnéticas (como a luz ou o Raio-X).

A leitura inédita de ondas gravitacionais abre um campo completamente novo para “ouvir” o cosmos. “O que a história da astrofísica nos mostra é que cada vez que abrimos uma nova janela, algo fascinante foi descoberto”, afirmou Kip Thorne, co-fundador do projeto LIGO e pesquisador do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech). “Hoje, abrimos uma janela completamente nova para observar o universo”.

Brasil contribui para descoberta
Mais de 1000 pesquisadores de 15 países participam do consórcio responsável pela detecção inédita. No Brasil, um grupo do Instituto de Física Teórica  da Unesp e outro do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) colaboraram com a descoberta.

Riccardo Sturani, do IFT/UNESP, trabalha na modelagem e análise dos dados de sinais de sistemas estelares binários coalescentes (nome dado à interação entre os dois buracos negros que originaram as ondas gravitacionais detectadas). A modelagem é particularmente importante porque as ondas gravitacionais têm interação muito fraca com toda a matéria, tornando necessárias, além de detectores de alto desempenho, técnicas de análises eficazes e uma modelagem teórica precisa dos sinais.

O grupo do INPE, dirigido por Odylio Aguilar, trabalha no aperfeiçoamento da instrumentação de isolamento vibracional do LIGO, na sua futura operação com espelhos resfriados e na caracterização dos detectores, buscando determinar as suas fontes de ruído.

Palestra gratuita
Na próxima quinta-feira, 18 de fevereiro, às 19h, o pesquisador Riccardo Sturani, apresentará a palestra “Ondas Gravitacionais: começa uma nova astronomia”, no auditório do Instituto de Física Teórica da Unesp, na rua Dr. Bento Teobaldo Ferraz, 271, Barra Funda. A entrada é franca. O evento faz parte do programa Física ao Entardecer, palestras de divulgação científica para o público leigo que o IFT promove desde 1997.

Para entender melhor as ondas gravitacionais veja este vídeo legendado pelo professor Riccardo Sturani.

Processamento de dados
Sergio Novaes, diretor científico do NCC, aponta que o o GridUNESP foi a segunda estrutura computacional que mais contribuiu para o simulação dos dados do LIGO no Open Science Grid (OSG). “O GridUnesp é a única organização virtual (Virtual Organization, VO) do OSG fora dos EUA. E, logo após sua implantação, nos idos de 2010 e 2011, parte de nossa capacidade de processamento que estivesse livre, ou seja, que não estivesse sendo utilizada pelos pesquisadores da Unesp, era cedida para o processamento do nosso parceiro americano OSG e, consequentemente, para as demais VO’s como o LIGO”, explica o diretor do NCC.

Pode se ver no gráfico (acesse aqui) que o GridUNESP foi a segunda estrutura computacional que mais contribuiu para a simulação do experimento LIGO, logo após da contribuição do Fermi National Accelerator Laboratory de Chicago. “Foram realizadas quase 7,5 milhões de horas de processamento, o que equivale a 12,3% de todo seu processamento no OSG”, contabiliza Novaes.

Leia mais sobre a simulação dos dados do LIGO no OSG em: https://sciencenode.org/feature/osg-helps-ligo-confirm-einsteins-theory.php?clicked=readmore

Fonte: http://www.unesp.br/portal#!/noticia/20849/deteccao-de-ondas-abre-nova-janela-para-observacao-do-universo/

Brasileiras desenvolvem software capaz de prever crises de epilepsia

Written by Ricardo Aguiar on January 20th, 2016. Posted in Blog do ICTP-SAIFR

Hilda Cerdeira, do IFT/Unesp, e sua filha, a engenheira Paula Gomez, venceram prêmios de inovação científica por ideia que promete facilitar o dia a dia de pacientes de epilepsia

 

Uma das grandes dificuldades para pacientes de epilepsia é lidar com a imprevisibilidade das crises. Elas podem acontecer a qualquer momento e quando menos se espera – não importa o local, o horário ou quantas pessoas há ao redor. Além da preocupação com possíveis acidentes, os pacientes, em ocasiões sociais, ainda podem sofrer com o estigma e com o preconceito de pessoas que não entendem a doença.

“Ainda não há no mercado nenhum aparelho que consegue prever crises”, diz Cerdeira. “Antecipá-las poderá ajudar, por exemplo, na prevenção de acidentes, pois dará ao paciente a oportunidade de sair de uma situação de risco”.

Esquema de como funcionará o dispositivo capaz de prever crises de epilepsia. Dois pequenos sensores na cabeça analisam constantemente as ondas cerebrais, monitorando a saúde do paciente e enviando os dados para dispositivos sem fio.

Esquema de funcionamento do dispositivo capaz de prever crises de epilepsia: dois pequenos sensores analisam constantemente as ondas cerebrais, monitorando a saúde do paciente e enviando os dados para dispositivos sem fio

Felizmente, esse cenário pode mudar em breve graças a uma inovação brasileira. A física Hilda Cerdeira, professora voluntária da Unesp e pesquisadora aposentada do ICTP, e sua filha, a engenheira Paula Gomez, estão desenvolvendo um dispositivo capaz de informar o paciente, com minutos de antecedência, que uma crise irá ocorrer.

O projeto venceu, em novembro de 2015, o prêmio Empreenda Saúde, do Hospital Sírio-Libanês, de São Paulo, e da Fundação Everis, e chegou a ser finalista do prêmio internacional da Epilepsy Foundation, dos Estados Unidos.

A epilepsia é uma das doenças neurológicas mais comuns em todo o mundo. Segundo dados da Organização Pan-americana de Saúde, 70 milhões de pessoas sofrem de epilepsia no mundo, das quais 6 milhões só nas Américas. De acordo com levantamento do Ministério da Saúde, o Brasil possui cerca de 228 mil casos a cada 100 mil habitantes.

“A possibilidade de detectar crises antes de acontecerem pode abrir novas perspectivas na busca de intervenções para bloquear seu aparecimento”, sugeriu Li Li Min, embaixador da epilepsia no Brasil e pesquisador do Instituto de Pesquisa sobre Neurociências e Neurotecnologia (BRAINN).

 

APARELHO DISCRETO, ACOMPANHAMENTO CONSTANTE

A ideia do dispositivo de Cerdeira e Gomez é monitorar os sinais cerebrais de maneira contínua, acompanhando “de fora” a comunicação entre neurônios cerebrais. Isso será feito através de dois eletrodos, posicionados de maneira discreta e não invasiva na cabeça do paciente.

Os sinais serão enviados para um pequeno processador, que lembrará um aparelho auditivo, capaz de analisar os padrões cerebrais.

Quando o padrão que precede uma crise epiléptica for detectado, um alerta será enviado para o celular do paciente.

Incidência de epilepsia no mundo. Quanto mais carregada a cor, maior a porcentagem da população que convive com a doença neurológica. As taxas chegam a ser 2x maiores em países do terceiro mundo. Fonte: Universidade de Oxford.

Incidência de epilepsia no mundo: quanto mais carregada a cor, maior a porcentagem da população que convive com a doença – as taxas chegam a ser duas vezes maiores em países do terceiro mundo (Fonte: Universidade de Oxford)

“A imprevisibilidade das crises é um dos aspectos que mais afligem as pessoas com epilepsia”, diz Li. “A possibilidade de saber quando uma crise está para acontecer permitirá a elas se prepararem e se protegerem”.

Para ajudar ainda mais quem tem epilepsia, o aplicativo conta com a opção de avisar automaticamente parentes e amigos de que a crise está vindo.

“Essa função pode ser útil para alertar pais de que uma criança terá uma crise em breve, por exemplo”, explica Gomez.

 

UNIÃO ENTRE FÍSICA E MEDICINA

Física e medicina podem parecer áreas bastante distantes, mas na verdade são mais próximas do que se imagina. A experiência de Cerdeira com sistemas caóticos, por exemplo, foi decisiva para a idealização e o desenvolvimento do projeto médico.

“Soube do problema quando dei uma palestra em um hospital, há cinco anos, sobre sincronização”, conta ela. “Como a epilepsia é uma condição relacionada à sincronização de neurônios, me interessei por ela e comecei a estudá-la”.

Cerdeira sabia que os padrões de crises de epilepsia podiam ser observados em exames de eletroencefalografia (EEG). Entretanto, devido à complexidade dos sinais neuronais, pesquisas médicas não conseguiam prever crises com acuidade. Cerdeira, então, se perguntou se, analisando exames de EEG, seria possível achar um padrão nesses sinais que precedesse as crises.

Hilda (direita) e Paula comemoram prêmio de inovação empreendedora na área da saúde.

Paula (esquerda) e Hilda (direita) comemoram o Prêmio Empreenda Saúde

A pesquisadora discutiu o problema com a filha, Gomez, e elas começaram a trabalhar no projeto. Através de simulações realizadas em computador, Cerdeira e Gomez conseguiram identificar sinais característicos de um surto, que sempre apareciam antes que eles acontecessem. Para tanto, os conhecimentos em sistema caóticos foram fundamentais.

 A partir desta descoberta, mãe e filha desenvolveram um software capaz de detectar tais padrões cerebrais e prever as crises epilépticas.

 

PREVISÃO DE LANÇAMENTO PARA 2018

As pesquisadoras contam que o software já está pronto e foi testado com dados disponibilizados na internet de 50 pacientes e cerca de 200 surtos de epilepsias focais e generalizadas.

A previsão de crises funcionou em 90% dos casos e antecipou os surtos, em média, em 25 minutos – tempo que permitiria aos pacientes adotar medidas de segurança necessárias na maioria dos casos.

“Esperamos ter o hardware pronto no segundo semestre desse ano e iniciar a fase de testes clínicos”, fala Gomez. “A previsão é que o aparelho fique pronto em 2018”.

As pesquisadoras pretendem também criar uma interface na internet para o software desenvolvido por elas. Dessa maneira, cientistas do mundo inteiro poderão mandar dados de exames para serem analisados.

“O próximo passo será conseguir um volume maior de dados e testar o dispositivo com outros tipos de epilepsia”, diz Cerdeira.

Hilda Cerdeira é, atualmente, professora voluntária do IFT/Unesp. Fellow da American Physical Society e da World Innovation Foundation, trabalhou entre 1986 e 2004 no Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics (ICTP), em Triste, Itália, onde se aposentou. Hoje também ajuda a organizar eventos no ICTP-SAIFR, como o Workshop em Sistemas Complexos, em 2014, e a Escola em Redes Complexas e Aplicações em Neurociência, em 2015.

Quem quiser saber mais sobre o projeto pode acessar o site da Epistemic, empresa fundada por Cerdeira e Gomez para o desenvolvimento do dispositivo.

Evento internacional discute interface entre Física e Biologia

Written by ICTP-SAIFR on January 20th, 2016. Posted in Blog do ICTP-SAIFR

Mesa-redonda fez parte de curso realizado pelo Centro Internacional de Física Teórica

Por Marcos Jorge – Assessoria de Comunicação e Imprensa/UNESP

O ICTP-SAIFR (Centro Internacional de Física Teórica), localizado no Campus da Unesp na Barra Funda, realizou no último dia 20 de janeiro uma mesa-redonda para discutir problemas comuns que os pesquisadores da América do Sul enfrentam nas interações entre Física e Biologia. A atividade integrou a programação um curso internacional de três semanas sobre as aplicações da Física na Biologia.

O debate começou com uma apresentação do professor Carlos Henrique Brito Cruz, diretor científico da FAPESP, sobre as oportunidades que o órgão oferece aos pesquisadores brasileiros e estrangeiros, além da apresentação de alguns núcleos de pesquisa com interface entre Física e Biologia, como o CIBFar (Centro de Pesquisa e Inovação em Biodiversidade e Fármacos), que reúne pesquisadores da Unesp, USP e Unicamp.

Além de Brito Cruz, a mesa redonda foi composta pela professora Silvina Ponce Dawson, da Universidade de Buenos Aires, Roland Koberle, da Universidade de São Paulo – campus São Carlos – e por José Nelson Onuchic, da Rice University, dos Estados Unidos. Entre os palestrantes, há um consenso que as áreas de pesquisa envolvendo Física e Biologia estão em franco crescimento dentro da comunidade científica, porém para alguns deles esta interdisciplinaridade nem sempre é contemplada nas instâncias superiores.

Na Argentina, relata a professora Silvana, o Conselho Nacional de Pesquisa é construído conforme a ordem tradicional das disciplinas. “Pesquisas interdisciplinares que envolvem Física e Biologia passam apenas pelo conselho de Física, por exemplo. Se dentro dos nossos departamentos observamos uma mudança em direção à interdisciplinaridade, nos conselhos isso acontece de uma forma mais vagarosa”, explica.

Para Roland Koberle, o mesmo acontece no momento de aplicar projetos interdisciplinares. “Escrevemos uma proposta que balanceie Física e Biologia e imaginamos que os biologistas estarão super interessados na Física, e vice-versa, mas isso não acontece” relata o pesquisador da USP. “Os físicos dizem que a parte deles está boa, os biologistas fazem o mesmo e o conjunto da proposta não é analisado da forma que deveria. Isso diminui a nota do projeto. Entendo que é difícil organizar painéis interdisciplinares, mas precisamos caminhar nesta direção”, argumenta.

O currículo e a defasagem na formação dos alunos também foram pauta do debate. Neste sentido, os integrantes da mesa comentaram algumas experiências para lidar com a questão. Silvana Dawson lembra que a Universidade de Córdoba, na Argentina, por exemplo, oferece cursos complementares para os estudantes que ingressam em uma nova área.

José Nelson Onuchi, co-diretor do Center for Theoretical Biological Physics da Rice University, não vê problemas em alunos com defasagem de conteúdos em seu grupo. “Alguns PhDs que não tinham formação em Física tiveram que aprender coisas novas e demoraram um pouco mais para obterem seus títulos, mas hoje estão indo muito bem”, afirma. “Às vezes, dois anos no PhD não é suficiente, então você precisa entender isso e aprimorar o modelo”.

Com uma visão otimista, Onuchi destaca que em seu centro 80% dos PhDs vieram da Física, mas apenas 30% deles acabaram se tornando professores na área. Cerca 70% deles se tornaram professores em outros departamentos como Medicina, Biologia, Neurociências, etc. “Isso é algo positivo porque é uma forma de inserir a cultura da Física em outras áreas. Acho importante nós, como uma comunidade, observarmos essas tendências e notarmos como esses novos departamentos estão se formando”.

Fonte: http://www.unesp.br/portal#!/noticia/20690/evento-internacional-discute-interface-entre-fisica-e-biologia/

Física e filosofia

Written by Ricardo Aguiar on October 26th, 2015. Posted in Blog do ICTP-SAIFR

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Rogério Rosenfeld participa de debates com Antônio Cícero no 5º Ciclo Arte e Ciência, e discute sobre o que atualmente sabemos e não sabemos a respeito do universo

Ao longo das últimas semanas, Rogério Rosenfeld, atual diretor do IFT/Unesp e vice-diretor do ICTP-SAIFR, participou de uma série de debates para falar sobre ciência e sobre sua área – desde o universo microscópico da Física de Partículas até o macroscópico das galáxias e do universo. Os eventos fizeram parte do 5º Ciclo Arte e Ciência, que reúne profissionais de diferentes áreas para uma série de palestras e debates em cidades espalhadas pelo Brasil.

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Clique aqui para ver uma das palestras de Rogério Rosenfeld no 5º Ciclo Arte e Ciência.

“Gostei de participar da iniciativa, pois tive a oportunidade de falar sobre ciência e sobre a minha área para o público geral e acho que fazer divulgação científica é essencial”, diz Rogério.

Dos quatro debates que Rogério participou, três foram com o filósofo Antônio Cícero. O tema dos eventos foi o universo: como está hoje o diálogo entre física e filosofia quando se trata da sua origem e de seus mistérios, como matéria e energia escura?

O que sabemos que sabemos        

Em suas palestras, Rogério falou primeiro sobre “o que sabemos que sabemos” em relação ao universo. No extremo microscópico, aprendemos ao longo dos séculos que a matéria é constituída por átomos, que eles são divisíveis em elétrons e núcleo, e que o núcleo é composto por nêutrons e prótons. Com o avanço da ciência, descobrimos que até essas partículas podem ser quebradas em quarks. Assim, foi criado o Modelo Padrão – uma espécie de tabela periódica das partículas elementares da natureza. A última grande descoberta da área foi a detecção do Bóson de Higgs pelo LHC em 2012, que completou o Modelo.

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Já no extremo macroscópico, sabemos a idade do universo – 13,7 bilhões de anos -, sabemos que ele não é estático – está expandindo – e, em 1998, descobrimos que, ao contrário do que todos pensavam, a expansão é acelerada. Sabemos também que o universo é composto por apenas cerca de 5% de matéria como a conhecemos – 24% é matéria escura e 71% é energia escura.

O que sabemos que não sabemos

Em seguida, Rogério falou sobre “o que sabemos que não sabemos”.

“Há muito que não sabemos sobre o universo, mas pelo menos sabemos que não sabemos, e isso já é muito importante”, disse Rogério.

Um exemplo disso é a existência de partículas além do Modelo Padrão – há a possibilidade de que existam partículas no universo que nós não conseguimos observar até hoje. Também sabemos que não sabemos do que é feita a matéria escura e o que é a energia escura, responsável pela misteriosa aceleração da expansão do universo.

“Só não falei sobre o que não sabemos que não sabemos porque…eu não sei”, brincou o pesquisador.

Debate

Em sua palestra, Antônio Cícero falou, principalmente, sobre o Ápeiron. A palavra de origem grega, que significa “ilimitado, infinito”, se refere à ideia central de uma teoria cosmológica criada por Anaximandro, no século VI a.C. De acordo com ela, a realidade última, chamada de arché, é eterna e infinita e não está sujeita a idade ou desintegração.

Rogério provocou Antônio Cícero afirmando que, na Física, o infinito não existe.

“Quantos grãos de areia existem em uma praia? Quantos átomos no planeta? São muitos, mas não infinitos. Quando, em uma teoria, encontramos um “infinito”, sabemos que há um problema com ela”.

O debate seguiu com perguntas do público e, ao final, Rogério e Cícero concordaram que, apesar da origem da Filosofia e da Física ser a mesma, hoje as áreas são bastante diferentes.

Para saber mais sobre o Ciclo Arte e Ciência e seus eventos, clique aqui.

Redes complexas e neurociência

Written by Ricardo Aguiar on October 19th, 2015. Posted in Blog do ICTP-SAIFR

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Ao longo da Escola em Redes Complexas e Neurociências, realizada no ICTP-SAIFR entre os dias 28 de setembro e 16 de outubro, Claudio Mirasso, da Universitat de les Illes Balears, da Espanha, falou sobre a relação entre redes complexas e estudos do cérebro. O pesquisador, um dos organizadores do evento, ressaltou como, por um lado, ideias da Física podem ajudar em trabalhos de neurociência e, por outro, como a maneira do cérebro funcionar pode contribuir para pesquisas de ciências exatas.

Funcionamento Cerebral

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Imagem do cérebro, com destaque para o tálamo

Um dos interesses de Mirasso é entender a sincronia entre diferentes regiões do cérebro.

“Com estudos de eletroencefalografia (EEG) vemos que regiões do cérebro, muitas vezes não conectadas estruturalmente, estão sincronizadas”, diz ele. “Através de estudos com redes complexas, buscamos compreender como ocorre essa sincronia e a troca de informações entre as diferentes áreas cerebrais”.

Um dos motivos pelos quais isso ocorre, segundo o pesquisador, é que as regiões têm funções semelhantes ou complementares. Quando vemos um objeto, por exemplo, informações sobre sua forma, cor e posição no espaço chegam ao cérebro, e diferentes áreas são ativadas para processar esse conjunto de informações.

“Entre nossos resultados mais recentes, observamos que o tálamo é um dos principais responsáveis pela coordenação dessa sincronia”, afirma Mirasso.

Processamento de informação

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Se redes complexas ajudam a entender como o cérebro funciona, o contrário também pode acontecer – principalmente quando se trata de processamento de informações.

“Estamos vivendo a era da informação”, diz Mirasso. “A quantidade de dados aumenta a cada dia e, por isso, precisamos de novas formas para processar toda essa informação”.

Uma das maneiras de tornar o processamento mais eficiente é separar, previamente, apenas os dados de interesse. Essa técnica é a mesma empregada pelo cérebro: todos os segundos somos bombardeados com milhares de estímulos visuais, sensoriais, auditivos e de outras naturezas. Entretanto, apenas o que é relevante é processado.

“Estudar como o cérebro filtra e processa informação e tentar copiá-lo pode nos ajudar a criar maneiras mais eficientes de processar dados em computadores”, afirma Mirasso.

O cérebro também pode contribuir no aprimoramento de mecanismos de reconhecimento facial e de voz. Apesar de computadores serem mais eficientes do que humanos ao realizar cálculos, por exemplo, nós somos muito superiores para diferenciar rostos e vozes. Pesquisar o que torna nossos cérebros especialistas nessas funções é um caminho para aprimorar sistemas computacionais que tentam discernir diferentes faces e sons.