C01- Sistemas Nanoscópicos (Enrique Anda)
C02- Altas Energias no LHC (Carla Göbel)
C03- Física de Grãos (Welles Morgado)
c04- Gelos Astrofísicos (Enio Frota da Silveira)
C05- Microscopia de Força Atômica (Rodrigo Prioli)
C06- Astrofísica de Neutrinos (Hiroshi Nunokawa)
C07- Econofísica (Rosane Riera)
C08- Ótica Não-linear (Isabel Carvalho)
C09- Supercondutividade (Jorge Luis González)
C10- Eletrônica Orgânica (Marco Cremona)
C11- Espectroscopia de Elétrons (Marcelo Huguenin)
C12- Sistemas Complexos (Celia Anteneodo)
O estudo dos sistemas nanoscópicos tem tido um enorme desenvolvimento devido aos novos desafios científicos que o comportamento da matéria apresenta nesta escala e à suas variadas aplicações tecnológicas. O curso apresentará as idéias mais importantes associadas a estes sistemas. Ementa: Introdução; propriedades gerais dos sistemas nanoscópicos. Conservação da fase. Física de estruturas nanoscópicas. Pontos quânticos, moléculas magnéticas sobre superfícies metálicas, anéis nanoscópicos e efeito Aharonov-Bohm, constrições e canais de condutância. Efeitos de muitos-corpos nas propriedades de transporte. Elétrons fortemente correlacionados, interação elétron-fônon, efeito Kondo, transição quântica, processos inelásticos. Portas quânticas: leitura e escrita de informação quântica. Perspectivas futuras.
Finalmente, o LHC (Large Hadron Collider), no CERN, está iniciando seu funcionamento e a Física de Altas Energias começa uma nova era. Os resultados das colisões próton-próton a 14 TeV pretendem responder a uma série de questões da física fundamental, incluindo a busca pelo Bóson de Higgs, candidatos a matéria escura, dimensões extra, origem da assimetria matéria-antimatéria, formação do plasma de quarks e glúons, etc. O objetivo deste curso é dar ao aluno uma visão atualizada da Física de Altas Energias bem como as características e programa de Física do LHC. Ementa: Aspectos Teóricos: Breve histórico da Física de partículas. As bases do Modelo Padrão. QED, QCD e teoria eletrofraca. Violação de CP. O Modelo de Higgs. Física além do modelo padrão. Colisões no LHC: Os quatro grandes experimentos - Atlas, CMS, Alice e LHCb - suas características e principais objetivos.
O estudo de sistemas de grãos é uma interessante empreitada, dado as inúmeras aplicações práticas destes na indústria, alimentação e construção, dentre outras. O objetivo deste curso é dar uma introdução à física destes sistemas e como podemos utilizá-los como um excelente laboratório para o estudo de física de não-equilíbrio. Ementa: Introdução geral. Grãos e estática. Grãos em movimento. Teoria cinética granular. Equação de Boltzmann inelástica e hidrodinâmica granular. Aplicações e simulações.
Fundamentos e aplicações das técnicas de microscopia de força atômica (AFM), microscopia de tunelamento (STM), e microscopia ótica de campo próximo (SNOM). Estas técnicas de microscopia desenvolvidas nos últimos 20 anos permitem a visualização e manipulação de estruturas em escala nanométrica ou atômica. Ementa: Interações como tunelamento, forças intermoleculares, forças magnéticas, forças eletrostáticas, e propriedades mecânicas de materiais podem ser medidas em diversos ambientes indo desde o ultra alto vácuo até líquidos. Exemplos de aplicações serão apresentados e discutidos.
A última década foi a década de "ouro" para a física dos Neutrinos. Oscilações de neutrinos, por tanto, massas não nulas dos neutrinos, foram descobertas, nas observações de neutrinos vindos de atmosfera, Sol, aceleradores e reatores nucleares. Também recentemente, neutrinos vindos do interior da Terra foram detectados. O objetivo deste curso é fornecer as propriedades básicas e os novos conhecimentos sobre neutrinos que obtemos ate o presente e discutir o que poderíamos aprender nos futuros próximos. Ementa: Neutrinos no Modelo Padrão, Massas e Misturas de Neutrinos, Oscilações de Neutrinos, Violação de CP, Neutrinos Solares, Neutrinos Atmosféricos, Neutrinos de Supernova, Geo-Neutrinos, Neutrinos de Reatores e Aceleradores, Perspectivas Futuras.
A aplicação dos métodos e conceitos da física à economia deu origem a uma nova área interdisciplinar conhecida sob o nome de Econofísica. A análise dos sistemas econômicos, em particular, dos mercados financeiros e das dinâmicas econômicas, tem fornecido resultados qualitativos novos e com grande poder interpretativo e preditivo. Ementa: Estatística descritiva das flutuações de preços reais: distribuições não-Gaussianas. Evolução temporal das distribuições empíricas de retorno de preços; correlação temporal. Modelos estocásticos generalizados para retorno e volatilidade. Ruídos aditivos e multiplicativos. Estatística não-extensiva e aplicações ao mercado financeiro. Modelos microscópicos para a formação de preços baseados em agentes interagentes e heterogêneos, adaptativos e evolucionários. O crash no mercado de ações como um fenômeno crítico. Ementa: Estatística descritiva das flutuações de preços reais: distribuições não-Gaussianas. Evolução temporal das distribuições empíricas de retorno de preços; correlação temporal. Modelos estocásticos generalizados para retorno e volatilidade. Ruídos aditivos e multiplicativos. Estatística não-extensiva e aplicações ao mercado financeiro. Modelos microscópicos para a formação de preços baseados em agentes interagentes e heterogêneos, adaptativos e evolucionários. O crash no mercado de ações como um fenômeno crítico.
Os efeitos de óptica não linear em fibras ópticas juntamente com o avanço tecnológico na fabricação de fibras especiais tem sido explorados no desenvolvimento de diversos dispositivos ópticos tais como: lasers de alta potência a fibra, moduladores eletro-ópticos, sensores, etc. A aplicação destes dispositivos abrange um grande número de setores tais como medicina, engenharia, lazer,..O mini-curso inclui uma visita ao Laboratório de Optoeletrônica do Departamento de Física da PUC-Rio. Ementa: Introdução a fibras óticas. Efeitos não lineares em sistemas vítreos com ênfase em aplicações.
A supercondutividade é um dos fenômenos mais relevantes da física da matéria condensada. Os materiais supercondutores apresentam diferentes aplicações tecnológicas, as quais vão desde sensores ultra-sensíveis de campo magnético, até motores eficientes. A física da supercondutividade é um dos desafios maiores para a matéria condensada. O mecanismo que dá lugar à supercondutividade permanece um mistério, sendo que as fortes correlações eletrônicas nestes materiais têm levado ao surgimento de fenômenos emergentes com excitações que não podem ser descritas pela física básica, por exemplo, o comportamento não-liquido de Fermi, o fenômeno de separação de fases, e outros. Ementa: Supercondutividade. Historia e propriedades fundamentais. Teoria de London. Comprimento de penetração. Teoria de Ginzburg-Landau. Comprimento de coerência. Supercondutores tipo I e tipo II. Termodinâmica e supercondutividade. Efeito Josephson. Teoria BCS e supercondutividade convencional. Cupratos: Propriedades físicas. Fenômenos emergentes. Separação de fases.
No curso serão abordadas e discutidas diferentes propriedades dos materiais orgânicos utilizados para a fabricação de novos dispositivos optoeletrônicos como os diodos eletroluminescentes orgânicos (OLEDs), os transistores orgânicos de efeito de campo (OFET), e outros. Estes dispositivos são aplicações da Nanotecnologia e formam um novo tipo de eletrônica denominada eletrônica molecular ou orgânica. O curso iniciará com uma introdução sobre a Nanotecnologia e sobre alguns dos fenômenos importantes na área da eletrônica molecular como fluorescência, fosforescência, injeção de portadores, condução elétrica, recombinação, junções semicondutoras, eletroluminescência, entre outras. Em seguida serão abordadas diversas técnicas experimentais utilizadas para a caracterização dos materiais e dos dispositivos. Uma parte importante será dedicada à fotometria e radiometria. A parte final do curso tratará mais em detalhe da fabricação dos diversos dispositivos, da teoria de funcionamento, das técnicas de caracterização e das diferentes aplicações.
A compreensão dos mecanismos físicos que governam a emergência da complexidade é fundamental para abordar muitos dos grandes desafios da atualidade tais como aquecimento global, epidemias e globalização. Neste mini-curso pretende-se mostrar da fenomenologia básica dos sistemas complexos assim como também os princípios físicos e matemáticos que governam a emergência da complexidade. Ementa: Natureza e complexidade. Fenômenos críticos, leis de escala e universalidade. Fractais. Redes complexas. Nao-linearidade, caos e auto-organização. Fenomenologia dos sistemas complexos, propriedades emergentes. Evolução de sistemas complexos. Abordagens computacionais. Modelagem de sistemas complexos. Autômatos celulares. Criticalidade auto-organizada.