Instituto de Física


General Information

  1. Seminário de TÓPICOS EM HISTÓRIA DA FÍSICA – Carlos Alberto Aragão de Carvalho (IF-UFRJ e FINEP)

    03/04/2023

    Breve história da teoria quântica no Brasil

    Descrevemos o surgimento da Teoria Quântica de Campos no Brasil a partir do relato das contribuições de cinco de seus mais renomados praticantes: Gleb Wataghin; Mário Schönberg, José Leite Lopes, Jayme Tiomno e Jorge André Swieca. Graças ao trabalho desses fundadores, essa área de pesquisa estabeleceu-se definitivamente no País,teve impacto no desenvolvimento de outras áreas da física brasileira e atraiu muitos jovens talentosos que construíram carreiras de sucesso, internacionalmente reconhecidas.
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    O programa da disciplina Tópicos em Ensino de Física (apresentada no formato de seminários, de diferentes professores e pesquisadores, sobre aspectos da história da física e da ciência e temas correlatos) pode ser encontrado aqui.

  2. Seminário de TÓPICOS EM HISTÓRIA DA FÍSICA – Reinaldo de Melo e Souza (UFF)

    27/03/2023

    Os séculos XIX e XX de acordo com o calor específico

    A história da ciência é, na esmagadora maioria das vezes, centrada em biografias ou em teorias. Nesse seminário, defenderemos que, por vezes, é enriquecedor eleger como protagonista um conceito e ver como ele foi assimilado por diferentes teorias. Da perspectiva de ensino de física, isso fornece um caminho para estabelecer pontes e contrastes entre diferentes teorias e abordagens, algo difícil de ser construído no ensino compartimentado como estamos acostumados. Nesse seminário elegemos como nosso guia para um passeio pela história da física o calor específico, que mede como um corpo responde a uma certa quantidade de calor que lhe é fornecida. Veremos como estudos sobre o calor específico foram vitais na construção e validação de diversas teorias. A partir dessa propriedade dos materiais, surgiu no século XIX a termodinâmica como a entendemos hoje, passando pela hipótese atomista e culminando no final deste século em “paradoxos” que inquietaram físicos do quilate de Maxwell, Boltzmann e Kelvin, e que só puderam ser compreendidos à luz da teoria quântica. Já no século XX, pesquisas sobre o calor específico estiveram na base de esforços que levariam ao primeiro modelo de uma teoria quântica dos sólidos, ao conceito de quasi-partículas e à aplicação dos conceitos de partículas idênticas quânticas em sólidos e gases.
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    Tópicos em Ensino de Física (apresentada no formato de seminários, de diferentes professores e pesquisadores, sobre aspectos da história da física e da ciência e temas correlatos) pode ser encontrado em https://www.if.ufrj.br/~daniela/2023/TopHistFis.html

  3. Seminários da Óptica e Informação Quântica – Emma Pearce

    12/07/2022

    Infrared imaging and sensing with undetected photons: smaller, faster, brighter, longer

    Emma Pearce
    (Imperial College London)

    Imaging in the infrared is utilised across many scientific disciplines, from material analysis to diagnostic medicine. However, applications are often limited by inefficient, noisy detectors as well as expensive infrared sources. Infrared imaging with undetected photons allows us to harness the information in the infrared while using the superior detection technology available in the visible range.

    In this talk, I will cover the work undertaken at Imperial College London over the past two years to explore both fundamental and practical aspects of this technique. I will first present a compact, robust, and portable system developed to demonstrate imaging with undetected photons outside of a lab environment, including a real-time analysis interface. I will go on to discuss a scheme that can compensate for losses in the system and reduce the power reaching the sample while maintaining a detectable signal. Finally, I will present recent theoretical and experimental results on using a stimulated non-linear process to enhance image quality.

    Link Zoom: https://umassboston.zoom.us/j/97176584442

    Grupo de Óptica e Informação Quântica
    Instituto de Física UFRJ

     

  4. Seminário PPGMFA – Prof. Luiz Vicente Gomes Tarelho

    07/07/2022

    Interações de Metrologia e Física: da construção da realidade física à construção da Economia 4.0

     

    Prof. Luiz Vicente Gomes Tarelho (InMetro)

    A Física surgiu da descrição de fenômenos provenientes da observação da Natureza e evoluiu para uma estrutura de teorias científicas comprovadas experimentalmente que permitem descrever a realidade física a partir da expansão da capacidade de observação dos sentidos humanos. Essa expansão se deu através da construção de instrumentos e dispositivos que permitiram realizar medições e prover descrições mais exatas, verdadeiras e precisas das grandezas e unidades envolvidas nessas medições. Nesse contexto, surge a metrologia como uma ciência que se ocupa com as melhores técnicas, procedimentos e métodos para realização de medições, construindo uma estrutura de conhecimento que permite o estabelecimento de uma estrutura internacional de padronização para as medições. Essa infraestrutura metrológica dá suporte para atividades de comércio internacional garantindo robustez, segurança e confiança na qualidade de produtos para as trocas comerciais internacionais. Adicionalmente, a metrologia auxilia a construir uma infraestrutura da qualidade que reconhece a certificação de bens produzidos numa cadeia produtiva inserida nessa infraestrutura metrológica. Além desse papel da metrologia, a padronização metrológica com uso das realizações práticas das unidades do Sistema Internacional de Unidades permite descrever uma metrologia física quanto-relativística a partir de 20 de maio de 2019, com a redefinição de algumas das unidades do SI. A metrologia física permite construir uma visão de futuro para a sociedade tecnológica que vivenciamos e com as perspectivas de redefinição da unidade de tempo, o segundo, em 2030-2034 e perspectivas de desenvolvimento da Indústria 4.0 com maior automação e virtualização do processo produtivo integrando-o à metrologia. Dessa maneira, a padronização metrológica descentralizada traz um futuro promissor para técnicas de metrologia quântica e para o desenvolvimento econômico e social do País. No seminário serão apresentados os conceitos metrológicos do Vocabulário Internacional de Metrologia, as definições e realizações práticas das unidades do Sistema Internacional de Unidades e trabalhos desenvolvidos e em desenvolvimento por alguns dos docentes e alunos de pós-graduação do Inmetro, nesse contexto metrológico. 


    Referências:
    1) Vocabulário Internacional de Metrologia: Conceitos fundamentais e gerais e termos associados (VIM 2012). Duque de Caxias, RJ: INMETRO, 2012.
    2) Sistema Internacional de Unidades (SI) / Tradução do Grupo de Trabalho luso-brasileiro do Inmetro e IPQ. — Brasília, DF: Inmetro, 2021.
    3) Cadernos de Metrologia / Diretoria de Metrologia Científica e Tecnologia do Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. Vol. 1, n. 1 (2019) Abr/Jun. – Duque de Caxias, RJ: Inmetro, 2019.

    Disponíveis em
    https://www.gov.br/inmetro/pt-br/centrais-de-conteudo/publicacoes/documentos-tecnicos-em-metrologia

    4) Fritz Riehle et al, The CIPM list of recommended frequency, standard values: guidelines and procedures, Metrologia 55 188, 2018. Disponível em
    https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1681-7575/aaa302

     

    TITULAÇÃO E FILIAÇÃO INSTITUCIONAL:

    • Doutorado em Tecnologia Nuclear (USP, Brasil);
    • Pesquisador do IPEN-CNEN (1998-2008);
    • Pesquisador do Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (2008- )

     

    AVISO: Palestrantes convidados têm total independência em seus comentários. Suas opiniões não refletem, necessariamente, a posição ou visão do Programa de Pós-graduação Multidisciplinar em Física Aplicada ou do Instituto de Física da UFRJ.

     

  5. Seminário PPGMFA – Prof. Vitor Luiz Bastos de Jesus (IFRJ)

    07/07/2022

    Movimento de Cargas em Campos Oscilantes – Separação Isotópica e Confinamento Magnético Ressonantes

     

    Prof. Vitor Luiz Bastos de Jesus (IFRJ)

    Será apresentado o movimento de uma partícula carregada em campos magnético e elétrico oscilantes. A introdução de um “sistema girante de coordenadas” simplifica muito as equações clássicas de movimento e permitem a obtenção de soluções analíticas. Na condição ressonante (quando a frequência do campo magnético girante se iguala à frequência de cíclotron da partícula carregada) a partícula carregada é confinada em uma região finita do espaço que compreende uma superfície fechada, enquanto que se observada no sistema girante de coordenadas, apresenta-se como uma curva fechada. Fora da ressonância, a partícula não está mais confinada. Deste modo, é possível separar de maneira ressonante duas partículas carregadas com diferença em suas razões carga-massa de até 1%.

     

    TITULAÇÃO E FILIAÇÃO INSTITUCIONAL:

    • Doutorado em Física (CBPF)

    • Pós-doutorado em Física (PUC-Rio)

    • Pós-doutorado em Física (Max-Planck Institut, Alemanha)

    • Professor Titular do IFRJ

     

    AVISO: Palestrantes convidados têm total independência em seus comentários. Suas opiniões não refletem, necessariamente, a posição ou visão do Programa de Pós-graduação Multidisciplinar em Física Aplicada ou do Instituto de Física da UFRJ.

     

  6. Seminários da Óptica e Informação Quântica – Vitalie Eremeev

    06/07/2022
    High-fidelity synchronization and transfer of quantum states in
    optomechanical hybrid systems
    Vitalie Eremeev

    (Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Santiago, Chile)

     

    In a hybrid quantum system, consisting of a three-level atom, cavity and mechanical oscillator (see Fig. 1a), we study the effects of synchronization and transfer of nonclassical states between the mechanical oscillator and the cavity field. As results, we show that an initially thermalized mechanical oscillator when connected to a squeezed bath, it evolves to a squeezed state which in steady state is synchronized with the cavity mode (see Fig. 1b). On the other hand, if the mechanical oscillator is initially prepared in a nonclassical state, e.g. squeezed and Schroedinger’s cat states, while the cavity is in a thermal state, then a periodic transfer between the mechanical oscillator and cavity mode occurs for given interaction times. As qualitative results, we prove that the synchronization and transfer of the quantum states are feasible with high fidelity. These effects are realizable in the regime of weak optomechanical coupling; however the fidelity can be improved by enhancing the optomechanical and Jaynes-Cummings couplings and reducing the loss rates, which is technologically attainable nowadays. 
     Reference: H. Molinares, V. Eremeev, M. Orszag, Phys. Rev. A 105, 033708 (2022).

     

     

     

     

     

     

     

    Grupo de Óptica e Informação Quântica
    Instituto de Física UFRJ

  8. Seminários da Óptica e Informação Quântica – Marcio Taddei

    21/02/2022
    Efficiently measuring many-body quantum systems
    Marcio Taddei

    (ICFO – The Institute of Photonic Sciences, Barcelona)

     

    Reconstructing the full quantum state of a many-body system requires the estimation of a number of parameters that grows exponentially with system size. Nevertheless, there are situations in which one is only interested in a subset of these parameters and a full reconstruction is not needed. A paradigmatic scenario is that where one aims at determining all the reduced states up to a given size. This is achieved by overlapping tomography, which we review here; it makes strong use of parallelization to address this problem with a number of product measurements much smaller than what is obtained when performing independent tomography of each reduced state.
    There are however many relevant physical systems with a natural notion of locality where one is mostly interested in the reduced states of neighboring particles. We introduce local overlapping tomography, aimed at that case (arXiv:2112.03924). First of all, we show that, contrary to its full version, the number of product measurements needed for local overlapping tomography does not grow with system size. Then, we present strategies for qubit and fermionic systems based on graph-coloring results, and also examples in selected lattice geometries.
    Finally, we present perspectives for further work on the question of when overlapping tomography is (almost) sufficient for full state description.

     

    Meeting ID: 880 8053 2007
    Passcode: 392159

    A sala estará aberta a partir das 15H15.

    Grupo de Óptica e Informação Quântica
    Instituto de Física – UFRJ

  9. Seminários da Óptica e Informação Quântica – Abasalt Bahrami

    07/02/2022
    Hybird Atom-Ion Quantum Simulator 
    Abasalt Bahrami 

    (Johannes Gütenberg-Universität Mainz & PostDoc at UCLA)

     

    In order to study interactions of atomic ions with ultracold neutral atoms, it is important to have sub-µm control over positioning ion crystals. We introduced a microfabricated planar ion trap which can simultaneously trap single Yb+ ions and 87Rb atoms in mirror-magneto optical trap (mMOT). To assure stable positioning of ion crystals with respect to trapped neutral atoms, we integrated into the overall design a chip-based Ioffe-Pritchard trap potential formed by a Z-shaped wire and an external bias magnetic field. The potential applications of our system would be detecting the magnetic field gradient produced by the magnetic dipole moment of a few atoms by using ions in an entangled state. It also features close analogies to natural solid-state systems, as the atomic degrees of freedom couple to phonons of the ion lattice, thereby emulating a solid-state system.

     

    Meeting ID: 842 1315 7623

    Passcode: 150130

    A sala estará aberta a partir das 15H15.

     

    Grupo de Óptica e Informação Quântica
    Instituto de Física UFRJ

  10. Seminário PPGMFA – Helio Jaques Rocha Pinto

    03/02/2022

    O Prof. Helio Jaques Rocha Pinto (OV – UFRJ) apresenta o seminário:

    Interações galácticas e canibalizações de satélites pela Via Láctea

    A Via Láctea nos parece um sistema estelar estável, no qual as estrelas se formam continuamente em seus berçários distribuídos ao longo dos braços espirais. Mas o passado da Via Láctea guarda surpresas para quem a toma por seu aspecto atual: como toda grande galáxia ela foi formada por interações com satélites menores. O que hoje chamamos de nossa Galáxia é um sistema que canibalizou galáxias rivais e cresceu a ponto de dominar sua vizinhança. Esse processo ainda hoje acontece, e só não o vemos mais claramente no céu porque a galáxia anã que está sendo destroçada encontra-se do outro lado do centro galáctico. Futuramente, será a vez da Via Láctea se fundir com M 31, formando um enorme sistema estelar no qual, talvez, alguma civilização do porvir também venha a se questionar sobre o passado da galáxia em que habitam.

    AVISO: Palestrantes convidados têm total independência em seus comentários. Suas opiniões não refletem, necessariamente, a posição ou visão do Programa de Pós-graduação Multidisciplinar em Física Aplicada ou do Instituto de Física da UFRJ.

    https://if-ufrj-br.zoom.us/j/8297838539
    ID: 829 783 8539