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

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 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.

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

Grafeno

Andre Geim e Konstantin Novoselov Nobel 2010

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

16 June 2016

Atuação Profissional

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

16 June 2016 Slide cedido pr R Galvão, presidente da SBF

Origens de nossa defasagem?

1500

Origens de nossa defasagem?

1808 =

1500+308

Origens de nossa defasagem?

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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! 1970

Estados com Programa de PG em Física

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Estados com Programa de PG em Física

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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

Formação de RH: Experimental x Teórica, .com x .gov ou .edu

Desafios Científicos, Tecnológicos e de Inovação

(SBF, Física para o Brasil, 2005)

Desafios Científicos, Tecnológicos e de Inovação

15o

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

Desafios

Desafios Científicos, Tecnológicos e de Inovação

• 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