quarta-feira, 25 de abril de 2012

Convite do blog a um físico da UnB ! "Pesquisador: fale de suas pesquisas"


Convidamos o Prof Rafael Morgado para explicar para nós, leigos, suas pesquisas em física, e em especial seu paper de 2002, que recebeu mais de 100 citações (é o sétimo paper de física mais citado da UnB, tendo recebido duas citações de trabalhos de prêmios Nobel - ou seja, não é pouca coisa não !).

O Rafael é candidato a presidente da Adunb pela Chapa 1 (ele é membro da atual diretoria da Adunb).

Aqui vai o texto do Rafael:

Caro Marcelo,

Em primeiro lugar gostaria de agradecer o espaço para divulgação das minhas pesquisas, me sinto lisonjeado pelo convite.

Minha principal linha de pesquisa em física é em difusão anômala. Processos difusivos são importantes em diversas áreas, desde a química, biologia e até mesmo economia. Uma questão central no estudo destes processos é diferenciar a sua dinâmica (ou a evolução temporal), pois isto terá impacto na maneira como ocorre o transporte. Com relação à dinâmica, existem três tipos básicos de processos difusivos: os subdifusivos, os de difusão normal (ou de Einstein) e os superdifusivos.

Nos processos de difusão normal, a dinâmica foi estabelecida por Einstein, em um de seus artigos de 1905, e pouco depois estudados por Langevin. A maior parte dos processos na natureza está nesta classificação, sua principal característica é que a dispersão (variância) da densidade de probabilidade associada às posições das partículas é linear com o tempo ( ~ t). Nos outros dois tipos esta relação não é linear, e pode ser expressa através de um expoente ( ~ t^a), se "a" é menor que 1 temos subdifusão, se "a" é igual a 1, difusão normal, e se "a" é maior que 1 temos superdifusão. Um exemplo de subdifusão seria a difusão em um meio poroso (uma cerâmica por exemplo), ou em um meio viscoelástico (como o citoplasma celular). Já para a superdifusão os exemplos são mais escassos (foi uma das dificuldades que enfrentei no meu doutoramento) e incluem vidros de spin (um tipo especial de vidro que possui uma forte lembrança das condições iniciais, com efeitos de aging (envelhecimento)). Recentemente, ao desenvolver pesquisas em Engenharia Automotiva junto à FT, tive a oportunidade de observar experimentalmente este fenômeno (unpublished!).

A abordagem da minha pesquisa é através da Equação de Langevin Generalizada (ELG), que possui uma ideia muito curiosa: substitui-se a interação entre um grupo de partículas por uma função memória. Por exemplo, suponha um conjunto de partículas (que poderiam ser outras coisas além de átomos, como opções no mercado de ações, veja o modelo de Black e Scholes por exemplo) que interagem entre si por meio de forças. Tradicionalmente, a dinâmica deste sistema de partículas é descrito pelas equações de Hamilton (no caso quântico Heisenberg). A ideia da ELG é focar a atenção em uma única partícula, substituindo a interação desta com o conjunto de todas as outras por uma função memória e um termo estocástico (ruído).

É possível demonstrar que esta abordagem é equivalente às abordagens tradicionais, tanto no caso clássico quanto no caso quântico. Como tanto a memória quanto o ruído possuem a mesma origem, é natural que exista uma conexão entre ambos, que é manifestada pelo Teorema de Flutuação-Dissipação (TFD).

Ao final do meu mestrado na UnB, sob a orientação do Prof. Fernando Oliveira (IF), conseguimos obter uma relação entre expoentes, conectando diretamente o expoente da transformada de Laplace (uma ferramenta do cálculo) da função memória com o expoente da difusão. Assim, é possível classificar o tipo de difusão já na formulação do problema, não é mais necessário resolver a ELG e obter as densidades de probabilidade, o que é um avanço significativo. Esta é a pesquisa que foi publicada em 2002, e que rendeu vários frutos posteriormente. 

Sei de pelo menos 4 teses de doutorado defendidas em temas relacionados (Prof. Ary Medino (MAT), Prof. Ismael Costa (FUP) e dos ex-professores da UnB Mendeli Vainstein (atualmente Prof. da UFRGS) e Luciano Lapas (atualmente Prof. da UNILA)), e uma em andamento (sob a supervisão do Prof. Fernando). 

Com Ismael, estudamos a conexão entre o TFD e o tipo de difusão, no que resultou a descoberta de uma classe de sistemas superdifusivos que violam as premissas do TFD, e portanto, não o obedecem. Este é o meu segundo artigo mais citado. 

Com Mendeli estudamos as propriedades de relaxação destes sistemas superdifusivos, onde mostramos uma característica não exponencial (stretched exponential ou exponencial esticada para ser mais preciso), e com Luciano a forma da densidade de probabilidade, onde mostramos que a densidade de probabilidade não é gaussiana. Isto tem implicações diretas com relação ao Teorema do Limite Central e generalizações (que versa sobre o acúmulo de probabilidades, por exemplo, ao jogar um dado, a média será 3, mas ao estudar a distribuição da média, perceberá que esta é uma gaussiana, com centro em 3), bem como sobre as características de Ergodicidade (um sistema é ergódico se percorre todos os estados possíveis independentemente das condições iniciais) deste sistema. 

Temos outros artigos mais recentes sobre estes temas.

Abraços,

Rafael

Nota do MHL: Perguntei ao Rafael (por e-mail) novamente sobre o paper com mais de 100 citações. Ele me disse que foi fruto de seu trabalho de mestrado, junto com o Prof Fernando Oliveira.

11 comentários:

Anônimo disse...

por favor, em nome da democracia, faça o mesmo com o pessoal da outra chapa. na pior das hipóteses, eles não terão o que explicar...

Anônimo disse...

Olá!

Poderia dar uma explicação ainda mais crua?

Por exemplo, na prática, no que se aplica este sistema?

Parabéns!

Sargento MST disse...

Mais uma vez o blog lixo do MHL posta sobre pesquisas que não ajudam em nada nossos companheiros do MST que passam fome nos acampamentos!!!

Vamos estudar a cura da fome, companheiros! O resto é jogar dinheiro no lixo! Sei que voces são inteligentes (exceto o MHL) e podem fazer isso.

Todo o apoio aos companheiros da Chapa 2, que irão mudar nossa comunidade e extirpar a exploração do homem pelo homem de dentro da UnB!

Esses sim são companheiros de luta! Eles e o glorioso reitor José Geraldo!

Socialismo ou morte!

Ciência Brasil disse...

Meu chapa, a "cura da fome" não precisa de pesquisa e nem de cientistas de ponta. Para isso basta arrumar um emprego (coisa que voces vagabundos nao fazem), ganhar um dinheiro honesto no fim do mês, e comprar comida no supermercado.

simples assim, sua besta!

Rafael Morgado disse...

Ainda sobre o trabalho de 2002, é uma teoria muito geral, com aplicações em diversas áreas. Por exemplo, pode-se usar esta teoria para modelar o transporte passivo de moléculas pelo citoplasma celular (um exemplo de subdifusão). Em química, esta teoria pode modelar o transporte anômalo em eletrólitos (subdifusão ou superdifusão). Ou pode-se modelar também a condutividade elétrica anômala que ocorre em determinados materiais (e soluções também), tenho um artigo sobre isso. Também pode modelar os chamados vidros de spin, que são um tipo de vidro magnético com forte lembrança das condições iniciais (superdifusão). Em eletrônica, existe um artigo experimental com um novo tipo de capacitor, feito com um material com características superdifusivas. Neste artigo, o autor mostra que as propriedades da difusão impactam diretamente o espectro de potência do dispositivo, através do teorema de Nyquist. Outra aplicação seria em economia, estendendo o modelo de Black e Scholes para precificar opções no mercado derivativo de ações.
Uma dos resultados mais significativos desta pesquisa é estabelecer já na formulação do modelo qual será o tipo de comportamento, o que facilita enormemente o desenvolvimento destes modelos. Por outro lado, a teoria é muito simples e direta, o que permite a sua utilização por um conjunto mais amplo de pesquisadores, não se restringindo à comunidade de Físicos.

Anônimo disse...

MHL, faz um favor para comunidade REALMENTE científica da UnB e pula do pátio Brasil.

E esquece nosso IQ.

Rafa disse...

Interessante!

Como você avalia o fato de ter tido mais de 100 citações? Seria por causa da aplicabilidade da linha de pesquisa (=popularidade) ou pelo estudo ter sido interdisciplinar?

Obrigado e parabéns!

Rafael Morgado disse...

Caro Rafa,
Acho que o fato de ter obtido mais de 100 citações neste trabalho deve-se além da aplicabilidade e interdisciplinaridade que você citou, ao fato de que os resultados são simples e diretos, de fácil acesso à todos, principalmente aos pesquisadores que não são da área.

Anônimo disse...

A pilantragem não tem limite. O José do MSG agora está na página web se apropriando das realizações de seus antecessores sem siquer dar o crédito ao autor das medidas. É o caso da decisão do STF sobre cotas, sistema implantado na UnB pelo Reitor Mulholand (absolvido em todos os processos até hoje).
Quanto oportunismo !!!

Rafa disse...

Muito bom mesmo, achei interessante. Faz um artigo disso na CH e na Galileu? É Só escrever para eles oferecendo. Acho que o MHL pode dar um empurraozinho. Trabalho bom merece divulgar para o povo...

Obrigado!!

Anônimo disse...

Isso mesmo, faz um artigo de banca de jornal! Tem que atingir o povo!!