SEMINÁRIOS 2017

Coordenador Responsável: Prof. Alexandre Dias Ribeiro


13/12/2017 - Prof. Dr. Thomas Gorin, Universidad de Guadalajara, México.
Título: "Self-averaging of fourth-order eigenvector statistics and applications to a random graph model".
Resumo:
Acording to the quantum-chaos conjecture, the eigenvector-matrix of a quantum-chaotic system, may considered as a randomly chosen element from the orthogonal or unitary group, depending whether the Hamiltonian possesses a time-reversal symmetry or not. We consider small sub-blocks of such a matrix and compute second-order correlations as averages over all elements of the sub-block. Then we define a measure for the deviation of these averages from the expected random matrix result. This measure is computed for all sub-matrices. Thereby, it provides information about where and how well the eigenvector matrix fulfils the quantum chaos conjecture. As it turns out, this measure is extremely sensitive to deviations from the quantum chaos conjecture. This is ilustrated by application to the transition from regular to fully chaotic statistics in a random graph model.

08/12/2017- Prof. Dr. Frederico Brito, Instituto de Física de São Carlos, USP.
Título: "Quantum work by a single photon".
Resumo:
The work performed by a classical electromagnetic field on a quantum dipole is well known in quantum optics, where the absorbed power linearly depends on the time derivative of the average dipole moment. However, the problem concerning the work performed by a single-photon state on a quantum dipole still lacks an answer. As a matter of fact, the average quantum dipole moment exactly vanishes in such a scenario. In this talk, we address this problem. For that, quantum work is defined as the unitary contribution to the energy variation of the quantum dipole. It is shown that this definition furnishes a correspondence with the energy spent by the photon pulse to dynamically Stark shift the dipole. On the other hand, the non-unitary contribution to the dipole energy is defined here as a generalized quantum heat. It is shown that this generalized quantum heat is the energy corresponding to out-of-equilibrium photon absorption and emission. By providing physical means for being accessed,
such connections for quantum work and generalized heat represent a step forward for such definitions. However, despite that advance, a quantitative relation between the generalized quantum heat and entropy production is still missing.

07/12/2017- Prof. Dr. Giovani L. Vasconcelos, Departamento de Física, Universidade Federal de Pernambuco.
Título: "Transformações conformes para o século XXI: A Física em regiões multiplamente conexas".
Resumo:
Em muitos problemas da física e da matemática aplicada as grandezas  de interesse  (por exemplo, o campo de velocidade de um fluido ou o campo elétrico em problemas de eletrostática) são definidas em regiões que contém "buracos".  Ou seja, o domínio do problema é multiplamente conexo. Até recentemente, esse tipo de problema era de difícil tratamento, pois não havia um formalismo geral para construir transformações conformes entre regiões multiplamente conexas. Nesta palestra, discutirei uma classe geral de problemas multiplamente conexos que podem ser resolvidos através de um novo método de transformações conformes baseado no uso de certas funções especiais, conhecidas como as funções de Schottky-Klein [1]. Como primeiro exemplo, vou apresentar soluções exatas para o movimento de múltiplas bolhas em um sistema quase-bidimensional (a célula de Hele-Shaw) [2]. Problemas de dinâmica  de vórtices em escoamentos passando por múltiplos obstáculos também serão discutidos [3]. Possíveis aplicações desse novo formalismo a problemas em eletrostática e dinâmica de vórtices em supercondutores serão brevemente mencionadas ao final.
[1] G. L. Vasconcelos, J. S. Marshall, D. G. Crowdy, Secondary Schottky Klein prime functions associated with multiply connected planar domains, Proc. R. Soc. A 471, 20140688 (2014).
[2] G. L. Vasconcelos, Multiple bubbles and fingers in a Hele-Shaw channel: complete set of steady solutions. J. Fluid Mech. 780, 299 (2015).
[3] G. L. Vasconcelos, M. N. Moura, Vortex motion around a circular cylinder above a plane, Phys. Fluids 29, 083603 (2017).


30/11/2017 - Prof. Dr. Ivan S. Oliveira (CBPF).
Título: "Aplicações da Ressonância Magnética Nuclear na pesquisa do petróleo".
Resumo:
A Ressonância Magnética Nuclear é uma poderosa ferramenta utilizada pela indústria do petróleo na caracterização de fluidos em rochas porosas. A compreensão das propriedades petrofísicas dessas rochas ajuda na decisão sobre a viabilidade da exploração de campos de petróleo, e portanto envolve grandes somas em investimentos. No entanto, a interpretação dos dados de RMN de fluidos em rochas porosas não é trivial. O problema se revela de uma grande riqueza para a física básica, para os métodos numéricos de análises, para simulações computacionais e modelos analíticos e para a instrumentação científica, inclusive com a possibilidade muito promissora do uso de sensores quânticos para a prospecção de jazidas e compreensão das interações entre um fluido e uma superfície sólida. Estes e outros aspectos sobre as aplicações da RMN neste campo de pesquisa industrial serão abordados neste seminário.

09/11/2017- Prof. Dr. Odylio Denys de Aguiar, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE).
Título: "Ondas Gravitacionais: Nobel de Física de 2017 e uma nova janela para se observar o Universo".
Resumo:
Ondas gravitacionais foram detectadas pela primeira vez em 14 de setembro de 2015, às 6h51 (horário de Brasília) pelos detectores gêmeos do Observatório Interferométrico de Ondas Gravitacionais LIGO (do inglês Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), localizados em Livingston, Louisiana, e Hanford, estado de Washington, nos Estados Unidos, cerca de 100 anos após terem sua existência prevista por Albert Einstein, em sua teoria da Relatividade Geral. O sinal detectado era o de um par de buracos negros espiralando um em direção ao outro, seguida do ressoar do buraco negro resultante da fusão dos dois. Esta fusão ocorreu a uma distância de ~ 1.3 bilhões de anos-luz. As massas dos buracos negros iniciais eram de 29 M0 (massas do Sol) e 36 M0;, e a massa do buraco negro resultante foi de 62 M0;. Cerca de 3.0*M0*c2 de energia foi irradiada na forma de ondas gravitacionais. Este evento inaugurou a Astronomia de Ondas Gravitacionais, uma nova janela para observar o Universo. De lá para cá, outros três eventos envolvendo também pares de buracos negros foram detectados em 26 de dezembro de 2015, 04 de janeiro e 14 de agosto de 2017, este último também detectado pelo interferômetro Virgo, consolidando esta astronomia. Porém, um evento ainda mais impressionante foi observado no dia 17 de agosto de 2017, às 09:41:04 (do horário de Brasília). Tratava-se do sinal em ondas gravitacionais de um par de estrelas de nêutrons, que ao se fundirem, diferentemente dos pares de buracos negros, emitiram uma gama enorme de ondas eletromagnéticas, que cobriram boa parte de todo o espectro, inaugurando um novo tipo de astronomia, chamada de multimensageira, envolvendo observação conjunta de ondas gravitacionais e eletromagnéticas. Nesta apresentação daremos maiores detalhes sobre estas ondas gravitacionais, os detectores, o que já aprendemos com todas estas detecções e as consequências desta fenomenal conquista da ciência contemporânea, ganhadora do prêmio Nobel de Física de 2017. Também traçaremos as perspectivas para o futuro da recém-inaugurada Astronomia de Ondas Gravitacionais.

07/11/2017-  Prof. Dr. Alfredo M. Ozório de Almeida, Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF).
Título: "Vestígios de oscilações quânticas na evolução aberta de estados semiclássicos".
Resumo:
A interpretação de cada correlação da função de onda como o valor esperado de um 'operador local de translação' permite seguir sua evolução ao longo de um processo de descoerência. No contexto de uma evolução markoviana, verifica-se que a análise espectral da correlação para cada posição tem picos nos momentos clássicos da superfície no espaço de estados que corresponde ao estado. A largura de pico cresce com o tempo devido à descoerência. Entretanto, essas linhas espectrais podem ser claramente resolvidas para tempos bem maiores daquele que torna a função de Wigner positiva: As correlações avaliadas longe das cáusticas parecem ser os últimos vestígios remanescentes das oscilações quânticas.


27/10/2017 - Prof. Dr. Fernando Parisio, Departamento de Física, Universidade Federal de Pernambuco.
Título: "Towards space-time symmetric extension of non-relativistic quantum mechanics".
Resumo:
In quantum theory we refer to the probability of finding a particle between positions x and x+dx at the instant t, although we have no capacity of predicting exactly when the detection occurs. In this work, first we present an extended non-relativistic quantum formalism where space and time play equivalent roles. It leads to the probability of finding a particle between x and x + dx during [t,t + dt]. Then, we find a Schr¨odinger-like equation for a “mirror” wave function φ(t, x) associated with the probability of measuring the system between t and t + dt, given that detection occurs at x. In this framework, it is shown that energy measurements of a stationary state display a non-zero dispersion, and that energy-time uncertainty arises from first principles. We show that a central result on arrival time, obtained through approaches that resort to ad hoc assumptions, is a natural, built-in part of the formalism presented here.

26/10/2017 -
Prof. Dr. Fernando Parisio, Departamento de Física, Universidade Federal de Pernambuco. Título: "Critical behaviour in the optimal generation of multipartite entanglement".

Resumo:
Two systems whose correlations cannot be classically accounted for display the simplest instance of quantum entanglement. Although this two-party association has caused a revolution in the foundations and uses of quantum mechanics, genuine entanglement among several parties unveils a whole new class of phenomena and applications. For instance, it is the essential ingredient for one-way quantum computation. In this talk we suggest a way to prepare Dicke states from a tunable source of bipartite entanglement. The proposed optical scheme (where the qubits are encoded in the photon polarization) has the following distinctive features: (i) it relies on controlled information loss and unentangled (Fock) measurements; (ii) irrespective of the entanglement of the source, whenever a Dicke state is produced, it is ideal; (iii) the optimal entanglement of the tunable bipartite source undergoes a second-order-like transition depending on the parameters of the Dicke state to be produced. These properties lead to asymptotic results on the entanglement between any qubit belonging to a Dicke state and the remaining qubits.

19/10/2017 - Prof. Dr. Marcel Novaes, Instituto de Física, Universidade Federal de Uberlândia.
Título: "Embasamento semiclássico da universalidade em caos quântico".

Resumo:
Nos últimos 30 anos, uma abordagem semiclássica tem sido buscada para explicar as propriedades estatísticas universais exibidas por sistemas quânticos cuja dinâmica clássica é caótica. Recentemente, essa busca está chegando ao fim. Neste seminário apresentarei uma revisão do assunto e dos últimos desenvolvimentos.

28/09/2017 -  Prof. Dr. José Eduardo Padilha de Sousa, UFPR, Campus de Jandaia do Sul.
Título: "There's Plenty of Room at the two-dimensional universe".

Resumo:
Research in the field of materials has advanced enormously in recent years, from a basically applied, engineering-related approach to a position where it has great impact in other areas, including physics, chemistry, and biology. Theoretical and computational researches have been gaining much prominence and space, even in experimental works, mainly due to the great predictive capacity of these methodologies. One of the hottest materials that are being investigate, are the two dimensional materials, where this whole new area was driven by the graphene discovery. Graphene's success has shown that it is possible to create stable, single and few-atom-thick layers of van der Waals materials, and also that these materials can exhibit fascinating and technologically useful properties. In this talk, we will present our recent research in the state-of-the-art of 2D materials beyond graphene. Initially, we will outline some different classes of 2D semiconductors, and discuss the various strategies to create van der Waals heterostructures that could be used for device applications.  Additionally, we will describe the differences that occur in the electronic structure between the bulk, few layers and the single layer, and what are the methods of tuning their electronic properties. Finally, we highlight the properties and advantages of single-, few-, and many-layer 2D materials in field-effect transistors, and topological insulators, among many other applications.

21/09/17 Prof. Dr. Júlio Criginski Cezar - Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais/ CNPEM
Título: "Shedding (synchrotron...) light on the properties of multifunctional materials".
Resumo: In this talk we will discuss our latest results on thin films growth and characterization of ferroelectrics associated with materials presenting other functionalities. Presently we are interested mostly in the association between ferroelectricity and magnetism, in systems where the electrical polarization can interfere with the magnetic moment, which are said to be magnetoelectric. Such behavior could eventually lead to devices where the magnetic state could be set by electric voltages, what has the potential to greatly reduce the energy consumption of memory and logic electronics.
In this talk we will present results in two different topics. First, we comment on the interplay between the magnetic and ferroelectric orders on Fe thin films grew on BaTiO3. We will show that in some conditions the magnetic domain structure of Fe is determined by the underlying ferroelectric domain structure of BaTiO3. This was investigated using mainly synchrotron based photoemission electron microscopy (PEEM) which allows to image the sample surface using the chemical contrast of X-ray absorption. During the second topic of this talk we will illustrate the use of the X-ray circular dichroism (XMCD) to disentangle the magnetic contributions of a spin-valve heterostructure presenting several different magnetic layers.
Finally, we will report the status of SIRIUS, the new Brazilian synchrotron source, which will provide one of the most advanced radiation sources for the Latin American scientific community. Here we will describe the techniques that will be available at the first phase of operation, which should take place by middle 2019.


14/09/2017
- Prof. Dr. Celso de Araujo Duarte, Departamento de Física, UFPR.
Título: "Mecânica quântica e a mecânica da vida: especulações".

Resumo: O que é a vida? Ela se restringe ao domínio firmado pela Ciência?Seremos nós, a sociedade e todos os seres vivos, parcialmente regidos por forças invisíveis? Haverá uma dinâmica metafísica da vida, semelhante à dinâmica de nosso mundo físico? Apresenta-se aqui uma nova concepção da vida e do que é vivo; introduz-se o conceito de "campos sociológicos", que atuariam nos seres vivos em semelhança às forças que governam as partículas elementares; e estabelece-se um “paralelo metafísico” para os conceitos de energia, calor, trabalho e entropia.


31/08/2017 - Prof. Dr. Fabiano M. Andrade do Departamento de Matemática e Estatística, da Universidade Estadual de Ponta Grossa.
Título: "Construção da função de Green exata para grafos quânticos utilizando a matriz de adjacência"

Resumo:  Um grafo consiste em um conjunto de vértices conectados por um conjunto de arestas. Um grafo quântico é um grafo equipado com uma métrica e um operador diferencial (geralmente o operador de Schrödinger)
juntamente com condições de contorno adequadas definidas nos vértices do grafo. Adicionando arestas semi-infinitas, obtemos grafos quânticos abertos onde podemos estudar espalhamento. Uma técnica muito utilizada para estudar espalhamento é das funções de Green. Em um trabalho recente [Phys. Rep. 647, 1 (2016)], foi mostrado que a função de Green exata para grafos quânticos arbitrariamente grandes (porém finitos) é dada por uma soma sobre caminhos de espalhamento, onde efeitos quânticos locais são levados em conta através das amplitudes de reflexão e transmissão definidas nos vértices do grafo. Para tratar grafos gerais, dois procedimentos de simplificação foram desenvolvidos: o reagrupamento de caminhos em famílias de caminhos e a separação do grafo em subgrafos. Entretanto, para grafos menos simétricos com topologias complicadas como, por exemplo, grafos randômicos, a escolha dos subgrafos e das famílias de caminhos pode ser bastante tediosa. Adicionalmente, essas duas escolhas não são únicas. Nesta palestra, um procedimento mais geral para a construção da função de Green para um grafo quântico utilizando a matriz de adjacência será apresentado. Esse procedimento têm a vantagem de poder ser aplicado diretamente para qualquer grafo, indo desde grafos com topologias regulares a grafos com topologias randômicas, fornecendo uma forma única de determinar o conjunto de família de caminhos para um dado grafo. Também discutiremos que a técnica pode ser utilizada para estudar
as chamadas caminhadas quânticas de espalhamento.


17/08/2017 - Profa. Dra. Sabrina Borges Lino Araujo, Departamento de Física, Universidade Federal do Paraná.
Título: "Evidências e predições de sincronismo em caranguejos"

Resumo:  Os indivíduos machos dos caranguejos chama-marés possuem uma quela avantajada que é utilizada, dentre outras possibilidades, para chamar a atenção das fêmeas a partir de um aceno. Este gênero compreende mais de 100 espécies distribuídas ao longo do globo terrestre e com uma grande diversidade de aceno. Trabalhos recentes evidenciaram que o aceno destes indivíduos frequentemente está sincronizado com outros indivíduos espacialmente próximos. Neste seminário apresentarei um modelo matemático para melhor entender os mecanismos que podem favorecer o sincronismo do aceno. Nós utilizamos o mapa logístico para caracterizar a diversidade de acenos presentes entre as espécies e impomos um acoplamento espacial. Nossos resultados realçaram as condições necessárias para o aparecimento do sincronismo. Ainda neste seminário apresentarei os resultados de um trabalho empírico motivado pelas predições do modelo.


22/06/2017 - Prof. Dr. Paulo H. S. Ribeiro, Departamento de Física, CFM, Universidade Federal de Santa Catarina.
Título: "Termodinâmica de um oscilador harmônico quântico emulado por feixes de luz clássica".

Resumo:  A Informação Quântica estuda o emprego de sistemas quânticos para realizar tarefas de processamento e transmissão de informação, buscando obter vantagens em relação aos sistemas clássicos. A Termodinâmica estuda processos em que a conversão de energia em calor e trabalho pode ser descrita de forma simples e com isso podemos estimar limites de desempenho para estes processos. Seria muito útil desenvolver uma teoria equivalente à Termodinâmica, que fosse válida para os sistemas quânticos e suas aplicações. Esta idéia vem sendo trabalhada intensamente nos últimos anos e uma relação conhecida como relação de Jarzynski contribuiu muito para o avanço destes estudos, pois ela consegue conectar grandezas de equilíbrio com uma grandeza obtida a partir de estados fora de equilíbrio. Os estudos experimentais envolvendo esta relação de Jarzynski são extremamente raros e o nosso trabalho consiste em tentar utilizar feixes de luz com momento angular orbital, para emular sistemas quânticos, tais como o oscilador harmônico quântico e assim testar a relação de Jarzynski no Laboratório e procurar entender os limites quânticos da Termodinâmica experimentalmente. O nosso sistema permite ainda estudar a realização experimental dos chamados demônios de Maxwell.



01/06/2017 - Prof Dr.Tome Mauro Schmidt - Instituto de Física, Universidade Federal de Uberlândia.
Título: "Alimentando o "monstro": Buracos Negros Supermassivos no centro das galáxias".

Resumo:  O Prêmio Nobel de Física 2016 foi divido entre David J. Thouless, F. Duncan M. Haldane e J. Michael Kosterlitz. Os três pesquisadores foram laureados pelas descobertas teóricas de transição de fase topológica e fase topológica da matéria realizadas na década de 70 e 80. Neste seminário vamos mostrar brevemente os principais trabalhos desenvolvidos pelos pesquisadores e daremos ênfase nas propriedades de materiais isolantes topológicos. Estes materiais pertencem a uma nova fase quântica da matéria condensada. Embora esta fase tenha sido proposta na década de 70/80 os primeiros materiais pertencentes a esta classe foram descobertos em 2005/2006. Isolantes topológicos são materiais isolantes em seu interior, mas nas bordas possuem estados protegidos por alguma simetria. Mostraremos como estes estados topológicos surgem em diversos materiais. Até o momento temos descoberto estados topologicamente protegidos pela simetria de inversão temporal e simetria cristalina. Estes estados não interagem com o bulk, mas podem interagir com estados também topológicos da superfície (borda) oposta. Quando protegidos por inversão temporal, possuem uma textura de spin bem definida, sendo promissores para aplicações em spintrônica e informação quântica.


25/05/2017 - Profª Dra.Thaisa Storchi Bergmann - Instituto de Física, Universidade Federal do Rio Grande do Sul.
Título: "Alimentando o "monstro": Buracos Negros Supermassivos no centro das galáxias".

Resumo: Buracos Negros Supermassivos habitam o núcleo da maioria das galáxias massivas desde o primeiro bilhão de anos de idade do Universo e evoluem junto com elas. Esta co-evolucao é atribuída aos processos de alimentação e "retro-alimentação" (feedback) destes buracos negros, que podem ser observados na fase "ativa" das galáxias, em que o buraco negro está capturando matéria do seu entorno. Nesta palestra vou apresentar recentes observações destes processos em núcleos ativos de galáxias próximos em duas escalas: de milésimos de parsecs, correspondendo às partes externas do disco de acreção, e de centenas de parsecs, via cinemática resolvida do gás do meio interestelar da galáxia no entorno do núcleo ativo.


27/04/2017 - Prof. Dr. Jason A. C. Gallas  -  Departamento de Física, Universidade Federal da Paraíba.
Título: "Análogo clássico do conceito de emaranhamento"

Resumo: É possível encontrar-se sinais de conceitos familiares da teoria quântica dentro de contextos puramente clássicos? Neste seminário mostramos evidência de que o conceito quântico de emaranhamento (entanglement) também opera em estados clássicos, graças à multiplicidade intrínseca das soluções das equações de movimento. Apresentamos exemplos de dois sistemas bem conhecidos, em uma e em duas dimensões, que permitem demonstrar a presença de análogos em física clássica do conceito de emaranhamento. Os dois exemplos são: mapa logístico e mapa de Hénon.



06/04/2017 - Prof. Dr. Gregorio H. Cocoletzi  -  Instituto de Física “Ing Luis Rivera Terrazas”, da Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, México.
Título: "Manganese deposition on a cubic gallium nitride surface: Density functional theory calculations"
Resumo: Manganese nitride (MnN) atomic layers deposited on top of a cubic gallium nitride (GaN(111)) surface are investigated using abinitio calculations. Studies are done within the spin polarized periodic density functional theory as implemented in PWscf code of the quantum espresso package. High symmetry sites are considered to deposit ¼, ½, ¾, and 1 monolayer (ML) of manganese atoms on top of the GaN(111)-2x2 surface. It is also investigated the Mn incorporation into the GaN atomic structure by replacing the first monolayer of gallium atoms. When ¼ ML of Mn is deposited on the surface or incorporated into the surface the most favorable structure corresponds to the Mn incorporation at the T4-2 with ferromagnetic alignment provided that only one Mn atom is accounted per unit cell. However when a full Mn ML is deposited on top the nitrogen terminated surface an epitaxial MnN bilayer is formed with antiferromagnetic characteristics. Moreover when the Mn is incorporated into de GaN structure a Ga ML may be formed with antiferromagnetic spin alignment. Surface formation energy calculations are carried out to demonstrate that the MnN bilayer and the Ga monolayer are the most favorable atomic configurations. Density of states and projected density of states are reported to show the electronic properties of the most stable geometries. In addition the Mn3N2(001) surface is investigated. Calculated STM images are compared with experimental results finding agreement.21