Físicos descobrem vibrações inesperadas em nanomaterial

Written by ICTP-SAIFR on July 15th, 2016. Posted in Blog do ICTP-SAIFR

Pós-doc no Instituto de Física Teórica da Unesp participa da pesquisa

Por Igor Zolnerkevic | Revista Pesquisa FAPESP

Um grupo de físicos brasileiros observou pela primeira vez em detalhe como os átomos vibram nas bordas de um material de dimensões nanométricas feito exclusivamente a partir do elemento químico fósforo. Conhecido como fósforo negro, esse material não é encontrado na natureza. Foi sintetizado pela primeira vez em 1914, mas suas propriedades com potencial aplicação em nanotecnologia só começaram a ser descobertas um século mais tarde.

Em um estudo publicado nesta quinta (14/7) na revista Nature Communications, a equipe coordenada pelo físico brasileiro Christiano de Matos descreve uma anomalia no padrão de vibrações que jamais havia sido observada em blocos tão diminutos de fósforo negro nem em outros materiais com dimensões nanométricas, como o grafeno, formado por uma só camada de átomos de carbono e uma das grandes promessas da nanotecnologia. “As bordas do grafeno apresentam algumas propriedades peculiares, mas as vibrações atômicas são iguais às do restante do cristal”, conta Matos, físico do Centro de Pesquisas Avançadas em Grafeno, Nanomateriais e Nanotecnologias (MackGraphe) da Universidade Presbiteriana Mackenzie. “Observamos algo novo no fósforo negro.”

Segundo o pesquisador, por ora é difícil dizer se essas alterações na vibração podem ajudar ou atrapalhar o design de um dispositivo nanotecnológico, como um transistor ou um sensor de luz. “O que se torna claro”, diz, “é que o projeto de qualquer dispositivo terá de levar essas vibrações de borda em consideração.”

Na escala dos objetos medidos em milionésimos de milímetros (nanômetros), as vibrações atômicas estão estreitamente relacionadas a várias propriedades dos materiais, em especial, à dissipação de calor. “São as vibrações que carregam o calor de um lado para outro do material”, explica o físico.

Desde que as primeiras propriedades com potencial uso em nanotecnologia do fósforo negro começaram a ser identificadas, em 2014, o interesse dos pesquisadores de diversas áreas por esse material vem crescendo. Chamam a atenção a sua capacidade de conduzir eletricidade e, principalmente, a de emitir e absorver luz em vários comprimentos de onda, propriedade que varia segundo a espessura do cristal de fósforo negro. São essas propriedades que, de acordo com especialistas, podem tornar o seu uso mais vantajoso do que o do grafeno em nanofotônica.

Em termos estruturais, o fósforo negro é semelhante à grafite, o mesmo material usado em lápis. Tanto um quanto outro são formados por folhas de apenas um átomo de espessura empilhadas umas sobre as outras – as camadas monoatômicas de fósforo são chamadas de fosforeno, e as de carbono recebem o nome de grafeno.

Mas as propriedades especiais desses materiais aparecem sob condições distintas. A alta resistência mecânica e a boa capacidade de conduzir calor ou eletricidade do carbono aparecem principalmente quando este elemento químico está disposto em uma folha de um só átomo de espessura – ou seja, encontra-se na forma de grafeno. Já com o fósforo negro é diferente. Suas propriedades se tornam evidentes à medida que os pesquisadores esfoliam o material e chegam a uma dezena (ou até menos) de camadas empilhadas. Essa característica pode permitir controlar mais facilmente as propriedades do material simplesmente adicionando ou eliminando camadas.

Em experimentos conduzidos no MackGraphe, o estudante de doutorado Henrique Ribeiro, orientado por Matos e pelos físicos Marcos Pimenta, da Universidade Federal de Minas Gerais, e Eunézio Antônio de Souza (Thoróh), do MackGraphe, fez feixes de laser incidirem sobre amostras de fósforo negro compostas de diferentes números de camadas atômicas, com espessura variando de 6 a 300 nanômetros. Parte dessa luz é absorvida e parte é espalhada pelos átomos do material. A luz absorvida fornece energia para os átomos vibrarem, alterando as propriedades – em especial, a frequência e a polarização – da luz espalhada.

Em seguida, os pesquisadores compararam as medições feitas no experimento com os resultados de simulações feitas pelo físico Cesar Pérez Villegas, que faz estágio de pós-doutorado sob a supervisão de Alexandre Rocha no Instituto de Física Teórica da Universidade Estadual Paulista (Unesp), em São Paulo. Da comparação, os físicos deduziram como os átomos vibravam ao receber o laser e concluíram que, nas bordas do fósforo negro, os átomos oscilavam de maneira específica, distinta daquela dos átomos do restante do material. Essas vibrações de borda apareceram em todas as amostras, independentemente de sua espessura.

Experimentos semelhantes ao feito agora com o fósforo negro já haviam sido realizados com o grafeno e mostrado que, embora seus átomos vibrem da mesma maneira tanto na borda como em seu interior, a luz espalhada nas bordas deste material pode apresentar frequência diferente da espalhada por seu miolo. A vibração dos átomos viaja pelo material na forma de ondas. No grafeno, a borda funciona como um espelho em que a onda bate e volta refletida. É essa reflexão que modifica a frequência da luz espalhada. Já no fósforo negro, a vibração diferente é explicada por um leve deslocamento dos átomos na borda das camadas de fosforeno. “No fosforeno, os átomos da borda têm uma posição de equilíbrio diferente da dos átomos do meio do material”, conta Matos. “Isso os faz vibrar de modo distinto.”

As pesquisas tiveram apoio da FAPESP por meio dos projetos Grafeno: fotônica e optoeletrônica; Efeitos plasmônicos e não-lineares em grafeno acoplado a guias de onda ópticos; e ICTP Instituto Sul-americano para Pesquisa Fundamental: um centro regional para física teórica.

O artigo Edge phonons in black phosphorus, assinado por Ribeiro, H. B. et al. e publicado na Nature Communications de 14 julho 2016 está acessível no endereço www.nature.com/ncomms/2016/160714/ncomms12191/abs/ncomms12191.html

Fonte: http://www.unesp.br/portal#!/noticia/22629/fisicos-descobrem-vibracoes-inesperadas-em-nanomaterial/

Ondas gravitacionais detectadas em outro par de buracos negros

Written by ICTP-SAIFR on June 15th, 2016. Posted in Blog do ICTP-SAIFR

Pesquisadores no Brasil contribuem para a descoberta

Por Assessoria de Comunicação e Imprensa/UNESP

No dia 26 de dezembro de 2015, à 01:38:53, horário de Brasília, cientistas observaram ondas gravitacionais, ondulações no espaço tempo, pela segunda vez.

As ondas gravitacionais foram detectadas simultaneamente nos Observatórios para detecção de Ondas Gravitacionais por Interferometria Laser (sigla LIGO em inglês), localizados em Livingston, Estado da Louisiana, e Hanford, em Washington, nos EUA.

Os observatórios LIGO são financiados pela Fundação Nacional da Ciência (sigla NSF em inglês) e foram pensados, construídos e são operados pelo Caltech and MIT. A descoberta, aceita para publicação na revista científica Physical Review Letters, foi efetuada pela Colaboração Científica LIGO, que inclui a colaboração GEO e o Australian Consortium for Interferometric Gravitational Astronomy, e a colaboração Virgo usando dados dos dois detectores LIGO.

Ondas Gravitacionais carregam informações sobre suas próprias origens e sobre a natureza da gravidade que não poderiam ser obtidas de outra maneira. Físicos concluíram que essas ondas gravitacionais foram produzidas durante os últimos instantes da fusão de dois buracos negros – de massa respectivamente 14 e 8 vezes o nosso Sol – que produziram um buraco negro único e mais  massivo, com massa 21 vezes maior do que a do Sol.

“É importante notar que esses buracos negros são muito menos massivos que aqueles observados na primeira detecção”, falou Gabriela Gonzalez, a porta-voz da Colaboração Científica LIGO (sigla LSC em inglês) e professora de física e astronomia da Universidade do Estado da Lousiana. “Graças a suas massas menores, quando comparadas com aquelas da primeira detecção, eles passaram mais tempo – cerca de um segundo – na banda sensível dos detectores. É um início promissor no mapeamento das populações de buracos negros de nosso Universo”.

Durante a fusão, que ocorreu há aproximadamente 1.4 bilhões de anos, uma quantidade de energia equivalente mais o menos à massa do Sol foi convertida em ondas gravitacionais. O sinal detectado foi originado das ultimas 27 órbitas dos buracos negros antes da colisão. A partir do tempo de chegada dos sinais – o detector do Livingston mediu as ondas 1.1 milissegundos antes do detector de Hanford — a posição da fonte no céu pôde ser aproximadamente determinada.

“Em um futuro próximo, Virgo, o interferômetro Europeu, se juntará à rede de detectores de ondas gravitacionais e irá melhorar nossa contribuição para a astronomia de múltiplos  mensageiros,” disse Fulvio Ricci, porta-voz da Colaboração Virgo. “Os três interferômetros juntos permitirão uma localização muito melhor dos sinais no céu”.

A primeira detecção das ondas gravitacionais, anunciada no dia 11 de fevereiro de 2016, foi um marco histórico na física e na astronomia; confirmou uma importante predição da teoria da Relatividade Geral de Einstein (1915) e foi o marco inicial para o novo campo de pesquisa em astronomia gravitacional.

A segunda detecção “legitimou o ‘O’ para Observatório em LIGO”, disse Albert Lazzarini (Caltech), diretor dos laboratórios do LIGO. “Com a detecção de dois eventos de impacto nos primeiros quatro meses de coleta de dados, podemos começar a fazer predições sobre quantas vezes poderemos escutar ondas gravitacionais no futuro. LIGO está nos levando  para um novo modo de observar alguns dos eventos mais escuros e mais energéticos em nosso universo”.

“Estamos começando a ter uma ideia do tipo de informações astrofísicas que só podem vir de detectores de ondas gravitacionais”, falou o diretor do MIT, David Shoemaker, que dirigiu o programa de construção dos detectores avançados LIGO.

Ambas as descobertas foram possíveis graças às capacidades avançadas do Advanced LIGO, cujas melhorias significativas aumentaram a sensibilidade dos instrumentos em comparação à primeira geração dos detectores LIGO, o que permitiu um aumento significativo no volume do universo observado.

“Com o advento do Advanced LIGO, já esperávamos que os pesquisadores eventualmente detectassem fenômenos inesperados, mas essas duas detecções ultrapassaram nossas expectativas”, falou o diretor do NSF France, A. Córdova. “Este investimento de  40 anos da NSF nesta pesquisa básica já está fornecendo novas informações sobre a natureza do universo escuro”.

A próxima coleta de dados do Advanced LIGO começará nos últimos meses de 2016. Até lá melhorias adicionais na sensibilidade dos detectores são esperadas, o que permitirá ao LIGO  atingir de 1.5 até 2 vezes mais volume do universo do que atualmente. Espera-se que o detector Virgo possa coletar dados juntos com os LIGOs na segunda metade da próxima coleta de dados.

A pesquisa do LIGO é efetuada pela Colaboração Científica LIGO (sigla LSC em inglês), um grupo de mais de 1 mil cientistas de Universidades dos Estados Unidos e  de mais 14 países, entre eles o Brasil. Mais de 90 universidades e instituições de pesquisa no mundo desenvolvem tecnologia de detecção e análise de dados; aproximadamente 250 estudantes são membros importantes da colaboração. A rede de detectores do LSC incluem os interferômetros LIGO e o detector GEO600.

A pesquisa de Virgo é efetuada pela Colaboração Virgo, composta por mais de 250 físicos e engenheiros que pertencem a 19 grupos europeus diferentes: seis do Centro National da Pesquisa Científica (sigla CNRS em francês) na França; oito do Instituto Nacional de Física Nuclear (sigla INFN em itáliano) na Itália; dois na Holanda com o Nikhef, o Wigner RCP na Hungria; o grupo POLGRAW na Polônia e o Observatório Gravitacional Europeu (sigla EGO em inglês), o laboratório que sedia o detector Virgo perto de Pisa, na Itália.

O NSF lidera o financiamento para o Advanced LIGO. Organizações financiadoras na Alemanha (Max Placnk Society), no Reino Unido (Science and Technology Facilities Council, STFC) e  Austrália (Australian Research Council) também deram contribuições significativas ao  projeto.

Várias tecnologias chave que permitiram maior sensibilidade ao Advanced LIGO  foram desenvolvidas e testadas pela colaboração Anglo-Alemã GEO. Recurso computacionais importantes foram disponibilizados pelo cluster de computadores Atlas do AEI de Hannover, o laboratório do LIGO, a Universidade de Syracuse, o cluster ARCCA da Universidade de Cardiff,  a Universidade de Winsconsin-Milwaukee, e pelo Open Science Grid do qual a UNESP faz parte. Várias Universidades desenharam, construíram e testaram componentes chaves e técnicas para o Advanced LIGO: a Australian National University, a Universidade de Adelaide, a Universidade do Western Australia, a Universidade da Florida, Stanford University, Columbia University na cidade de New York, e a Louisiana State University. O grupo GEO inclui cientistas do Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute, AEI), Leibniz Universität Hannover, em parceria com a Universidade de Glasgow, Cardiff University, a Universidade de Birmingham, outras universidades no Reino Unido e na Alemanha, e a Universidade das Ilhas Baleares na Espanha. 

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. O outro grupo está no ICTP (Instituto de Pesquisa Básica 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 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, como os dois eventos detectados até agora. A modelagem é particularmente importante porque as ondas gravitacionais interagem fracamente com a matéria, tornando necessário, além de detectores de alto desempenho, técnicas de análises eficazes e uma modelagem teórica precisa dos sinais.

Links para scientific papers
https://dcc.ligo.org/LIGO-P1600088/public
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.241103

Contatos locais
Riccardo Sturani
+55 11 3393 78 50
sturani@ift.unesp.br

Odylio Aguiar
+55 12 3208 7213
odylio.aguiar@inpe.br

Contatos internacionais:

MIT
Kimberly Allen
Director of Media Relations
Deputy Director, MIT News Office
617-253-2702 (office)
617-852-6094 (cell)
allenkc@mit.edu

 

Caltech
Whitney Clavin
Senior Content and Media Strategist
626-390-9601 (cell)
wclavin@caltech.edu

 

NSF
Ivy Kupec
Media Officer
703-292-8796 (Office)
703-225-8216 (Cell)
ikupec@nsf.gov

 

LIGO Scientific Collaboration
Mimi LaValle
External Relations Manager
Louisiana State University
225-439-5633 (Cell)
http://mlavall@lsu.edu

Virgo
Fulvio Ricci
Roma +39 06 49914261 (Office)
Cascina +39 050 752 345 (Office)
+39 348 3187354 (Cell)
fulvio.ricci@roma1.infn.it

GEO

Susanne Milde
Phone +49 331 583 93 55
Mobile: +49 172 3931349
milde@mildemarketing.de

UK Science and Technology Facilities Council

Terry O’Connor
+44 1793 442006
+44 77 68 00 61 84 (Cell)
terry.o’connor@stfc.ac.uk

Max Planck Institute for Gravitational Physics Hannover
Benjamin Knispel
Press Officer
+49 511 762 19104
benjamin.knispel@aei.mpg.de

 

Fonte: http://www.unesp.br/portal#!/noticia/22291/ondas-gravitacionais-detectadas-em-outro-par-de-buracos-negros/

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/