A Carreira de Físico-Pesquisador

Raimundo Rocha dos Santosrrds@if.ufrj.br

http://www.if.ufrj.br/~rrds/rrds.htmlSala A-432/12

Semana de Calouros 2005 e 2006 IF/UFRJ

desde o muito grande... até o muito pequeno

A Física estuda...

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 A Física é uma ciência experimental, cuja linguagem experimental, cuja linguagem

é a matemática.é a matemática.

O Método CientíficoObservação

Experimentação

Modelagem

Previsões concordam com

experiência?

Não

Galileo GalileiGalileo Galilei

Avanço do conhecimento

Sim

Esforço coletivoCitação e foto extraídas de apresentação de Carlos Alberto Aragão de Carvalho, IF/UFRJ

Domínios de Validade da Mecânicavelo

cid

ades

[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 neutrons: 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.

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.

Nanociência: ponto de encontro da Física, Biologia e Química

Ramificações da Física

Ramificações da FísicaSTM = Scanning Tunnelling Microscope

Nanotubos de Carbono (CNT’s)

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 CamposPartículas e Campos

AstrofísicaAstrofísica

Física NuclearFísica Nuclear

Física Atômica, Molecular & ÓticaFísica Atômica, Molecular & Ótica

Física da Matéria CondensadaFísica da Matéria Condensada

Física EstatísticaFísica Estatística

Sistemas ComplexosSistemas Complexos

Físico-Química & BiofísicaFísico-Química & Biofísica

Física de PlasmasFísica de Plasmas

Física Computacional & Física Matemática Física Computacional & Física Matemática

A Carreira de Físico-pesquisador

• Graduação - 4 anos: aquisição de conhecimentos; iniciação científica com bolsa kR$0,3

• Doutorado ~ 4 anos: aprofundamento e conexão dos conhecimentos; bolsa kR$ 1,3 + taxas de bancada; professor substituto (2 anos max) ~ kR$ 0,7

• Pós-doutorado 2 x 2 anos: maturidade e independência científicas; bolsa kR$2,2 + taxas de bancada]; experiência no exterior desejável.

• Primeiro emprego: Prof Adjunto ~ kR$ 4,3 [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.

• 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

A Carreira de Físico-pesquisador

Partículas & Campos 2,6 10,42,6 10,4

Astrofísica 4,5 7,74,5 7,7

Nuclear 2,7 3,62,7 3,6

Atômica & Molecular 3,4 4,73,4 4,7

Matéria Condensada 30,0 19,230,0 19,2

Plasmas 0,8 1,20,8 1,2

Biofísica 1,0 1,01,0 1,0

Estatística & Computacional --- 7,2--- 7,2

Exp % Teo %

6000 físicos (2500 doutores) 46% exp 54% teo6000 físicos (2500 doutores) 46% exp 54% teo

Extraído de apresentação de Carlos Alberto Aragão de Carvalho, IF/UFRJ

A Física no Brasil

DistorçõesDistorções

1. Desequilíbrios: áreas; poucos experimentais (70-75%70-75% em países industriais)

2. Concentrados no Sudeste (50%50% em São Paulo)

3. Funil da educação brasileira (5,8% dos físicos concluem)

Brasil vs EUA

Doutores 2.500 40.000Doutores 2.500 40.000

Setor acadêmico 98% (93) 25 %Setor acadêmico 98% (93) 25 %

Setor industrial 2% (93) 75 %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 250Revistas da APS 170 210 250

Science Citation Index 924 1163 1298Science Citation Index 924 1163 1298

Physical Review LettersPhysical Review Letters

1977: 2 vs 1998: 431977: 2 vs 1998: 43

Produção brasileira per capita na APS: 0,1 artigos; igual aos EUAProdução brasileira per capita na APS: 0,1 artigos; igual aos EUA

Produção total na APS: 1,5 % (PIB é 1%), contra 35 % dos EUAProdução total na APS: 1,5 % (PIB é 1%), contra 35 % dos EUA

Cresce a 7% ao ano (população cresce 1,8% ao ano)Cresce a 7% ao ano (população cresce 1,8% ao ano)

Número de doutores de 70 a 98 foi multiplicado por 12Número de doutores de 70 a 98 foi multiplicado por 12

Número médio anual de citações por artigo: 2 a 3Número médio anual de citações por artigo: 2 a 3

PRONEX: 55 de exatas; 31 de física (13t+18e)PRONEX: 55 de exatas; 31 de física (13t+18e)

Apenas 700 bolsas de pesquisa Apenas 700 bolsas de pesquisa

A Física no Brasil

Extraído de apresentação de Carlos Alberto Aragão de Carvalho, IF/UFRJ

• 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.html2. Site sobre supercondutividade: http://www.fys.uio.no/super/levitation/

Referências