Cosmologia: A Ciência de Vida e Morte do Universo
Surpreendentemente, desde que existem, os humanos têm levantado a cabeça e olhado para o céu. Desde então, ele é mais ou menos o mesmo, mas a nossa compreensão dele, não. Por milênios, vimos o céu girar ao nosso redor, até que entendemos que, na verdade, quem gira somos nós. A pouco mais de 100 anos (quase nada!) descobrimos que o Universo é muito maior do que pensávamos, que habitamos uma galáxia perdida entre outras tantas, inumeráveis, e que o próprio espaço está se expandindo! Também descobrimos que o Universo muda: nem sempre existiram planetas, estrelas ou galáxias. Tudo indica que o Universo foi muito mais quente e denso no passado, uma verdadeira fornalha, mais quente que o próprio Sol, tão quente que nem mesmo os núcleos dos átomos podiam existir!
Mas você provavelmente já ouviu essa história. Agora, como podemos saber tudo isso? Podemos ter certeza? Neste curso, vamos estudar como humanos, de carne, osso e sentimentos como todos nós, entre erros e acertos, construíram juntos esta compreensão do Universo, astutamente seguindo as pistas incrivelmente sutis que pudemos juntar olhando para o céu a partir do nosso canto insuspeito da galáxia. E que, no meio disso tudo, encontramos fenômenos estranhos, que parecem indicar a existência de outras componentes misteriosas, chamadas de matéria e energia escura (embora, na verdade, não saibamos o que são), que nos lembram que essa história ainda não acabou. Quer ajudar a escrevê-la?
Física Computacional: Entendendo a Matéria através de seus Átomos
No contexto da física moderna, não é segredo que a capacidade que temos de resolver problemas com papel e caneta é cada vez menor, dado que a complexidade dos problemas de física, matemática, química, entre outras áreas, cresce cada vez mais.
No que envolve especificamente à física, o fato é que muita informação pode ser obtida “simplesmente” resolvendo as equações de movimento de Newton, mas de um jeito um pouco diferente do convencional, para cada átomo presente na estrutura de um material. Por outro lado, para que seja possível visualizar tais propriedades, é necessário utilizar uma grande quantidade de átomos para construir o material e, na maioria das vezes, essa quantidade é relativamente alta, de forma que a solução dessas equações pelos meios convencionais, isto é, efetuando contas uma a uma no papel, não é uma tarefa fácil.
Neste sentido, surge a Física Computacional, assunto deste curso, no qual iremos abordar especificamente uma técnica de simulação chamada Dinâmica Molecular, destinada a realizar cálculos de propriedades estruturais e termodinâmicas, nos permitindo, então, conhecer mais a respeito de materiais selecionados em condições que apenas um computador pode atingir, abrindo assim um horizonte para a compreensão da materiais sob uma nova ótica (por exemplo, condições extremas de temperatura e pressão que não podem ser feitas em laboratórios dentro do planeta Terra). De forma geral, neste curso iremos trabalhar, para além da simulação em si, conceitos de dinâmica dos corpos, física estatística, mecânica quântica de forma bastante simplificada e, também, teremos uma pequena introdução ao sistema operacional Linux, para entender o que está acontecendo por trás dos panos que recobrem o código de Dinâmica Molecular e possibilitar a utilização do mesmo.
Física Médica: O Uso de Radiação na Saúde
Quando pensamos em radiação, costumamos lembrar de eventos históricos marcantes, que nos deixam receosos quanto aos malefícios da radiação. Não faltam exemplos, como Chernobyl, bombas atômicas e acidentes com fontes radioativas, que reforçam os perigos da radiação; mas em que momento começamos a usá-la para a saúde?
Essa é a principal pergunta que o curso “Física Médica: O Uso de Radiação na Saúde” pretende responder, em uma semana de experimentos, aulas e debates sobre a radiação e o seu uso no dia a dia.
Quando entramos nesse assunto, muitas informações falsas são repassadas, o que dificulta o nosso entendimento das suas aplicação e benefícios. Quantos já ouviram que o celular emite radiação e pode causar câncer? E se dissermos que, além disso não ser verdade, uma banana comum pode emitir mais radiação do que o seu celular?
Este é um mundo que trás muitas curiosidades, e olharemos mais a fundo desde as emissões das radiações, no mundo da Física Nuclear, até sua interação com tecidos humanos e suas aplicações dentro da área da saúde.
Exames como Raio-X, Tomografia, Ressonância Magnética e Ultrassom são tão comuns que aposto que você já deve ter feito algum! Então, depois desse curso, você entenderá com mais profundidade como cada um funciona e a física das radiações presentes em cada técnica.
Física Quântica: Explorando os Limites do Conhecimento Físico
No início do século XX, acreditava-se que todo o conhecimento sobre Física seria atingido em pouco tempo. Nesse contexto, havia “apenas” dois problemas que os físicos ainda não sabiam resolver: como explicar a radiação do corpo negro e como conciliar o eletromagnetismo e a mecânica. Na tentativa de encontrar respostas para esses dois problemas, originaram-se as teorias da Mecânica Quântica (para resolver o primeiro problema) e da Relatividade Restrita e Geral (para resolver o segundo problema). Essas teorias trouxeram à tona milhares de outras perguntas que revolucionaram a Física e que causam dor de cabeça nos cientistas até hoje!
Neste curso, vamos explorar os principais fenômenos da Mecânica Quântica e entender porque ela é tão “estranha” e ao mesmo tempo tão fascinante. É verdade que um elétron se comporta como onda e como partícula? O que é o gato de Schrödinger e por que dizem que ele está vivo e morto ao mesmo tempo? O que é o emaranhamento quântico, e por que ele é importante dentro da computação quântica? O que é o efeito fotoelétrico e por que Einstein recebeu um prêmio Nobel por conseguir explicá-lo? Neste curso, vamos responder a essas e muito mais perguntas sobre o universo da Mecânica Quântica!
Luz: mais do que a gente pode ver
Nesta oficina de uma semana, vamos explorar juntos o incrível mundo da luz e os fenômenos ópticos que estão presentes no nosso dia a dia. Vocês terão a chance de entender como a luz se comporta de maneiras surpreendentes, como a difração ao passar por fendas estreitas, a refração e reflexão ao mudar de direção em diferentes meios, e a polarização, que é fundamental para várias tecnologias. Além disso, vamos ver como a luz viaja através das fibras ópticas e a importância dessa tecnologia nas comunicações modernas, incluindo o 5G. Também iremos ver como a luz pode contribuir no desenvolvimento de novas tecnologias e suas aplicações em outras áreas, como no sequenciamento de DNA.
Os experimentos serão uma parte essencial desta oficina. Vocês poderão ver de perto como esses fenômenos funcionam na prática, usando equipamentos acessíveis e métodos criativos para visualizar e compreender a teoria. Esta é uma oportunidade para aprofundar seu conhecimento em ciências ópticas e se divertir enquanto aprende. Venha descobrir como a luz é muito mais do que aquilo que podemos ver!
Partículas Elementares: a Física do Infinitamente Pequeno
Você já se perguntou alguma vez do que as “coisas” são feitas? O átomo é, de fato, a unidade fundamental da matéria? O que há além de átomos, prótons, nêutrons e elétrons? Neste curso, vamos abordar essas questões fundamentais sobre a matéria, mergulhando no fascinante mundo da física de partículas elementares.
A física de partículas elementares, ou física de altas energias, constitui o núcleo de nossa compreensão das leis da natureza e tem como objetivo determinar quais são os constituintes básicos da matéria, e compreender as propriedades das forças que governam as suas interações. Em outras palavras, esse ramo da física visa estudar a estrutura e o comportamento da matéria no nível fundamental, em função das partículas elementares e das suas interações.
A compreensão atual da física de partículas elementares se baseia num intrincado quebra-cabeça que fomos montando ao longo da história: o modelo padrão. O modelo padrão da física de partículas é, até hoje, a teoria que melhor explica a natureza da matéria. De fato, o modelo padrão é a teoria científica comprovada com o mais alto grau de precisão e que reúne o conhecimento em física desde seus primórdios até hoje, portanto não é o trabalho pontual de uma única pessoa, mas é o fruto do trabalho coletivo desenvolvido pelas mentes mais brilhantes da humanidade: Faraday, Maxwell, Einstein, Noether, Curie, Dirac, Pauli, Feynman, … Este arcabouço teórico nos permite adentrar na essência mesma da realidade, explorando os bloquinhos fundamentais que constroem tudo o que observamos no Universo.
Bora fazer uma imersão ao coração da matéria pela procura do infinitamente pequeno?
