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A Carreira de Físico-Pesquisador
Raimundo Rocha dos Santos rrds@if.ufrj.br
http://www.if.ufrj.br/~rrds/rrds.html
IF/UFRJ – 2016/1
Regras: as 4 interações fundamentais
Gravitacional
Eletromagnética
Fraca
Forte
1 próton e 1 elétron → Fgrav ∼ 10-39 FCoulombianaalcance infinito
alcance das dimensões nucleares→ responsável por decaimentos radiativos
→ responsável por nosso peso e por movimentos planetários→ responsável pela estabilidade atômica e da matéria, bem como por uma infinidade de aplicações em nosso dia-a-dia.
→ responsável pela coesão nuclear
“Força” ou “Interação”? •“Força” é o efeito em uma partícula devido às demais •“Interações” = forças + decaimentos + aniquilações
A Física é uma ciência experimental, cuja linguagem é
a matemática.
O Método CientíficoObservação
Experimentação
Modelagem
Previsões concordam com
experiência?
Não
Galileo Galilei
Avanço do conhecimento
Sim
Esforço coletivoCitação e foto extraídas de apresentação de Carlos Alberto Aragão de Carvalho, IF/UFRJ
Domínios de Validade da Mecânicave
loci
dade
s
[distâncias envolvidas]-1
Mecânica Newtoniana
Mecânica Relativística
Mecânica Quântica
(dualidade partícula-onda)
Mecânica Quântica
Relativística
Alguns focos de atuação do físico:
Reinterpretação das regras
P.ex, Unificação das Interações
• Peso e Planetas: unificadas por Newton c. 1670 ⇒ Gravitação Universal
• Eletricidade e Magnetismo: unificadas por Maxwell c. 1860 ⇒
Interação Eletromagnética
• Eletromagnetismo e Interação Fraca: unificadas por Glashow, Salam e Weinberg c. 1970 ⇒ Interação Eletrofraca
• Eletrofraca + Forte + Gravitacional ???
Reinterpretação das regras
P.ex, Teoria da Relatividade Geral
• Newton (Lei da Gravitação Universal): interação instantânea (velocidade de propagação infinita)
• Einstein (Teoria da Relatividade Especial): nenhuma informação pode se propagar com velocidade maior que a da luz, c = 3 × 108 m/s
Alguns focos de atuação do físico:
Reinterpretação das regras
P.ex, O Modelo-Padrão das interações fortes
• Necessidade de contrabalançar repulsão coulombiana entre prótons num núcleo ⇒ interação forte
• prótons e nêutrons: compostos por quarks
• quarks interagem entre si através da interação forte
Alguns focos de atuação do físico:
interação EM entre átomos neutros interação forte entre prótons
Agregação de novos conceitos às regras
P.ex, Física de Muitos Corpos
• partículas elementares (prótons, elétrons, etc.) são indistinguíveis:
• bósons (spin inteiro)
• férmions (spin semi-inteiro) ⇒ Princípio de exclusão de Pauli
• Informação sobre movimento individual irrelevante (1023 partículas!) → Mecânica Estatística ⇒ estados coletivos
• Estados coletivos podem ser bastante distintos: metal ou isolante; magnético ou não-magnético; etc.
• Ou mesmo surpreendentes: supercondutores, superfluidos.
• PW Anderson: “More is different!”
Alguns focos de atuação do físico:
Superfluidez e supercondutividade• Kammerlingh-Ohnnes (c. 1910) liquefação do He • T menores ⇒ Superfluido: pode escoar por capilares sem viscosidade • 4He não solidifica, a não ser a altas pressões ⇒ ideal para ser usado como líquido refrigerante • 1ª aplicação: Resistência do Hg como função da temperatura
efeito chafariz
Superfluidez e supercondutividade
Estado supercondutor: • Corrente atravessa material sem resistência ⇒ não há dissipação por efeito Joule • Campo magnético dentro do material se anula: Efeito Meissner
Elétrons formam pares ligados (?!)
Algumas grandes questões da Física atual
• Teorias de Grande Unificação
• De que é feita a “matéria escura”, que, estima-se, é 5 vezes mais abundante no Universo que matéria comum?
• Como os “elétrons” formam pares de Cooper nos supercondutores de alta temperatura (pós-1986)?
• Novos estados da matéria: átomos frios → condensados de Bose-Einstein → superfluidos não-He?
• Física em dimensões nanoscópicas (10-9 m) ⇒
Nanociência e Nanotecnologia; interdisciplinaridade
• Computação Quântica
Ramificações da Física
• Base de todas as Ciências Naturais; mas, sem arrogância! “Você pode ensinar os movimentos das peças de xadrez a uma criança de 2 anos, mas isto não faz dela uma exímia jogadora”
• Enorme impacto sócio-econômico: energia, telecomunicações, computadores, medicina, etc.
Propriedades físicas dos Nanotubos de Carbono: • suportam tensão longitudinal ~ 100 vezes maior que aço (de mesmas dimensões), com peso bem menor;
• resistência a dobras é das maiores conhecidas;
• um CNT é a estrutura mais fina e dura, feita pelo homem, capaz de se apoiar a si própria e que é quimicamente inerte na atmosfera.
• alguns tipos de CNT’s são bons condutores;
• razão de aspecto comprimento/diâmetro é uma das maiores conhecidas: ~cm/nm = 107
Ph. Avouris, IBM
Áreas de Pesquisa – Centenário da APS
Partículas e Campos
Astrofísica
Física Nuclear
Física Atômica, Molecular & Ótica
Física da Matéria Condensada
Física Estatística
Sistemas Complexos
Físico-Química & Biofísica
Física de Plasmas
Física Computacional & Física Matemática
A Carreira de Físico-pesquisador
• Graduação - 4 anos: aquisição de conhecimentos; iniciação científica com bolsa kR$0,4
• Doutorado ~ 4 anos: aprofundamento e conexão dos conhecimentos; bolsa kR$ 1,8 + taxas de bancada (Mestrado: kR$ 1,2); professor substituto (2 anos max) ~ kR$ 2
• Pós-doutorado 2 x 2 anos: maturidade e independência científicas; bolsa kR$3,2 + taxas de bancada]; experiência no exterior desejável.
• Primeiro emprego: Prof Adjunto ~ kR$ 8 [40h + Dedicação Exclusiva; carga didática máxima 10h] + (?) bolsa de produtividade CNPq ~ kR$ 1
Recompensa financeira não é o principal: satisfação intelectual; liberdade acadêmica; intercâmbio com instituições no Brasil e no exterior; convivência com novas gerações (participação na formação de jovens talentos).
• Quem financia?
• Salários: universidades
• Bolsas e infra-estrutura de pesquisa: agências de fomento
• federais: CNPq/MCT, CAPES/MEC, FINEP/MCT
• estaduais: FAPEXX, onde XX=RJ, SP, RGS, MIG, etc.; XX=PR Araucária
• Avaliação de Desempenho:
• Qualidade das publicações de artigos em revistas especializadas → número de citações (cuidado com quantidade x qualidade)
• Orientação de estudantes
• Participação (a convite) em conferências
• ...
A Carreira de Físico-pesquisador
• Oportunidades de emprego • Concursos públicos em universidades federais e estaduais: ~ 10-30 candidatos/vaga nas universidades mais prestigiosas
• perfil de publicações (inovadoras, participação efetiva, qualidade das revistas, etc.; novamente: qualidade x quantidade!) • solidez da formação (prova de conhecimentos e prova didática) • deve-se considerar regiões mais afastadas: pequenos grupos nucleando em universidades pequenas.
• Universidades particulares (risco devido a possibilidade de carga didática excessiva; instabilidade) • Outras oportunidades: físico aprende a aprender ∴versátil
• metrologia • mercado financeiro (simulações) • indústria de software • perícia • telecom
A Carreira de Físico-pesquisador
Interação com agências de fomento federais
CNPq: predominantemente pesquisador como indivíduo • bolsas individuais (PQ, D ext,M e D quota pesq, PD, etc.) • auxílios individuais (edital universal, ...) • apoio a eventos científicos (conferências, etc.) • bolsas para programas de PG
CAPES: predominantemente programas de PG • bolsas para programas de PG • apoio a eventos científicos (conferências, etc.) com benefícios a programas de PG • bolsas PNPD • bolsas de formação no exterior (D e PD)
Partículas & Campos 2,6 10,4
Astrofísica 4,5 7,7
Nuclear 2,7 3,6
Atômica & Molecular 3,4 4,7
Matéria Condensada 30,0 19,2
Plasmas 0,8 1,2
Biofísica 1,0 1,0
Estatística & Computacional --- 7,2
Exp % Teo %
~3000 doutores – 46% exp 54% teo
Extraído de apresentação de Carlos Alberto Aragão de Carvalho, IF/UFRJ + SBF (2005)
A Física no Brasil
Distorções 1. Desequilíbrios: áreas; poucos experimentais (70-75% em
países industriais)
2. Concentrados no Sudeste (50% em São Paulo)
3. Funil da educação brasileira (5,8% dos físicos concluem)
Brasil vs EUA Doutores 2.500 40.000
Setor acadêmico 98% (93) 25 %
Setor industrial 2% (93) 75 %
A Física no Brasil
Extraído de apresentação de Carlos Alberto Aragão de Carvalho, IF/UFRJ
Produtividade Científica
1995 1996 1997
Revistas da APS 170 210 250
Science Citation Index 924 1163 1298
Physical Review Letters
1977: 2 vs 1998: 43 Produção brasileira per capita na APS: 0,1 artigos; igual aos EUA
Produção total na APS: 1,5 % (PIB é 1%), contra 35 % dos EUA
Cresce a 7% ao ano (população cresce 1,8% ao ano)
Número de doutores de 70 a 98 foi multiplicado por 12
Número médio anual de citações por artigo: 2 a 3
PRONEX: 55 de exatas; 31 de física (13t+18e)
Apenas 700 bolsas de pesquisa
A Física no Brasil
Extraído de apresentação de Carlos Alberto Aragão de Carvalho, IF/UFRJ
17 June 2016
Como tem Avançado a Física no Brasil ?
Artigos com pelo menos um endereço de instituição brasileira: recorte entre 1935 e 2015 (extraído do APS Journals Archive).
Slide cedido pr R Galvão, presidente da SBF
17 June 2016
Filtros Número de resultados
Formação: doutorado Área: Física
Atividade no Brasil (busca por nome)
11.495
Formação: doutorado, mestrado e graduação Área: Física
Atividade no Brasil (busca por nome)
42.928
Doutores Área: Física
Atividade no Brasil (busca por assunto: Física)
7.335
Quantos Físicos Há no Brasil e Onde Estão?
Número de Físicos de acordo com os filtros de busca na plataforma Lattes - Maio 2016
Slide cedido pr R Galvão, presidente da SBF
Física no Brasil
Número de físicos e professores de Física insuficiente para alavancar desenvolvimento tecnológico do Brasil
✓ Approximadamente 2 físicos/10,000 habitantes
✓ Approximadamente 3 engenheiros/1,000 habitantes (~ 600,000 engenheiros)
✓ Déficit aproximado de 60.000 professores de Física no Ensino Médio
16 June 2016 Slide cedido pr R Galvão, presidente da SBF
Origens de nossa defasagem?Já havia imprensa
universitária em Oxford antes da
descoberta da América (e do
Brasil)!
Desafios 2008-2010
2007
Brasília, junho de 2007 Adalberto Fazzio, IFUSP Alaor Chaves, UFMG – Coordenador Celso Pinto de Melo, UFPe Rita Maria de Almeida, UFRGS Roberto Mendonça Faria, USP/SCarlos Ronald Cintra Shellard, PUC/Rio e CBPF
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Estados com Programa de PG em Física
""
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" Sem programa
DISTRIBUIÇÃO GEOGRÁFICA DOS PROGRAMAS DE PG EM Fis & Astr - ABRIL 2008
NÚ
MER
O D
E PR
OG
RA
MA
S
0
4
7
11
14
ESTADO DA FEDERAÇÃO
SP RJ MG PR RS PE PB RN SC AM BA CE DF ES GO MA MT PA PI RR SE AL
Fonte: CAPES, 2008 Elaborado ASLG
Distribuição dos Conceitos na PG em Fis&Astr 2008
Núm
ero
de P
rogr
amas
0
5
10
15
20
Conceito em Abril 20083 4 5 6 7
Distribuição dos Conceitos na PG Triênio 2004-2006
Fis & Astr Todas as Áreas
Top 20 Countries in Physics A featured country selection from Essential Science Indicators
These countries are the top 20 out of a pool of 87 countries comprising the top 50% ranked by total citation count in this field (see source dates below).
15º papers17º citations p/ papers
Desafios Científicos, Tecnológicos e de Inovação
Um dos possíveis motivos?
Pedidos de Patente Depositados por Universidades no Brasil
Aumento significativo no número de pedidos após a nova Lei. No período de 97-99: 44% de depósitos na área de química e metalurgia
Aumento significativo no número de pedidos após a nova Lei. No período de 97-99: 44% de depósitos na área de química e metalurgia
Em 2003, o percentual de depósitos de universidades foi de 7% em relação ao total de depósitos de residentes. Em 2000 o percentual era de 2,5%.
Em 2003, o percentual de depósitos de universidades foi de 7% em relação ao total de depósitos de residentes. Em 2000 o percentual era de 2,5%.
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Fonte: CAPES
Aquisição de máquinas e equipamentos
• Física no Brasil de boa qualidade, embora com algumas distorções • As melhores universidades brasileiras fornecem muito boa formação • Cursos muito puxados: preparação para as dificuldades da carreira • Motivação da carreira vs demora em “meter a mão na massa” • Importante que vocês invistam em formação com base sólida:
• exercitar curiosidade e desejo de aprender, i.e., ir além das aulas (seminários, colóquios, etc.); • dedicação máxima possível (estudo x outras atividades); • iniciação científica auxilia na escolha de áreas de trabalho; • integração com professores (apesar das histórias que circulam, professores não são inimigos!!!), estudantes de PG, pós-doutorandos: usem a chance de ter professores em tempo integral e dedicação exclusiva.
Conclusões
1. Site de divulgação sobre partículas elementares: http://www.particleadventure.org/particleadventure/index.html 2. Site sobre supercondutividade: http://www.fys.uio.no/super/levitation/
Referências
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