Pesquisas

ENSINO DE FÍSICA

Na UFAC, a pesquisa na área de Ensino de Física concentra-se no Programa de Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física (MNPEF - Polo 59 - UFAC), programa dedicado à qualificação de docentes da Educação Básica e à inovação pedagógica.

Pesquisadores Envolvidos:

Dr. Anselmo Fortunato Ruiz Rodriguez; Dr. Antonio Romero da Costa Pinheiro; Dra. Bianca Martins Santos; Dr. Carlos Henrique Moreira Lima; Dr. Eduardo de Paula Abreu; Dra. Esperanza Lucila Hernández Angulo (Colaboradora); Dr. George Chaves da Silva Valadares; Dr. Jorge Luis López Aguilar; Dr. José Carlos da Silva Oliveira; Dr. Luis Gustavo de Almeida; Dr. Marcelo Castanheira da Silva; Dr. Miguel Justiniano Abanto Peralta; Dr. Ricardo Daniel Soares Santos; Dr. Tiago de Jesus Santos.

FÍSICA INTERDISCIPLINAR APLICADA

O avanço das fronteiras das ciências tem exposto cada vez mais a natureza complexa de alguns problemas não só entre disciplinas próximas pertencentes à mesma área do conhecimento, mas também entre disciplinas de áreas diferentes. Isso exige novas formas de produção de conhecimento em assuntos cujos temas de investigação são fenômenos que se colocam em fronteiras disciplinares e onde a natureza híbrida do problema requer diálogo entre as disciplinas e além delas. Tal situação impõe desafios teóricos e práticos para diferentes campos da ciência e da tecnologia, desafios esses caracterizados pela inter e multidisciplinaridade.

Cursos de Pós-Graduação:

Programa de Pós-Graduação em Ciência, Inovação e Tecnologia para a Amazônia

Programa de Pós-Graduação em Biodiversidade e Biotecnologia da Rede Bionorte

Pesquisadores Envolvidos:

Dr. Carlos Henrique Moreira Lima; Dr. José Carlos da Silva Oliveira; Dr. Jorge Luis López Aguilar.

FÍSICA NUCLEAR TEÓRICA e APLICADA

Núcleos atômicos são sistemas quânticos complexos de muitos corpos constituídos por prótons e nêutrons submetidos às interações nuclear forte, eletromagnética e fraca. Dada a complexidade dessa dinâmica, a investigação na área fundamenta-se na formulação e no aprimoramento de modelos teóricos fenomenológicos, microscópicos e computacionais, continuamente confrontados com dados experimentais. O avanço contemporâneo dos aceleradores de partículas e de feixes de núcleos radioativos permitiu explorar sistemas muito além do vale de estabilidade, revelando novas propriedades estruturais, mecanismos de reação e fenômenos essenciais para compreender tanto a natureza fundamental da matéria nuclear quanto os processos de nucleossíntese. Na UFAC, essa linha de pesquisa, conduzida por docentes pesquisadores integrantes do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia: Física Nuclear e Aplicações (INCT-FNA), articula investigações fundamentais e tecnológicas em colaboração com redes científicas nacionais e internacionais. No âmbito teórico, os estudos abrangem a estrutura nuclear, reações nucleares, interações eletrofracas, física de neutrinos e astrofísica nuclear. Na vertente aplicada, exploram-se métodos analíticos nucleares, física das radiações, aplicações ambientais e interdisciplinares, além de técnicas computacionais avançadas voltadas à modelagem e análise de sistemas nucleares.

Pesquisadores Envolvidos:

Dr. Antonio Romero da Costa Pinheiro; Dr. Bianca Martins Santos; Dr. Tiago de Jesus Santos.

FÍSICA DA MATÉRIA CONDENSADA: propriedades gerais

A Física da Matéria Condensada descreve o comportamento coletivo de sistemas macroscópicos (com um número de partículas da ordem de 10^(20) partículas); antes conhecida como Física do Estado Sólido, hoje a área engloba também propriedades de líquidos e gases. O foco de interesse reside na investigação dos mecanismos microscópicos responsáveis pela grande variedade de propriedades físicas de meios materiais, tais como magnéticas, de transporte (metal, isolante, semicondutor, supercondutor, etc.), mecânicas, e outras; também relevantes são estudos da interação da radiação com a matéria, do comportamento coletivo de átomos ultrafrios, e de materiais para informação quântica (q-bits). Devido a esta grande diversidade, é uma área da Física com grande interface com a indústria; nos últimos anos, com o advento da Nanociência, ampliou esta interface, deixando de ser predominantemente com a indústria eletrônica, para descobrir interesses comuns com biotecnologia, catálise, teoria da informação, etc. Como não podia deixar de ser, a abrangência da área se reflete na diversidade de métodos de análise, tanto experimentais quanto teóricas; neste sentido, é bom enfatizar que é das poucas áreas no Brasil que apresentam um razoável equilíbrio entre atividades teóricas e experimentais.

Pesquisadores Envolvidos:

Dr. Anselmo Fortunato Ruiz Rodriguez; Dr. Eduardo de Paula Abreu; Dr. George Chaves da Silva Valadares; Dr. Jorge Luis López Aguilar; Dr. Ricardo Daniel Soares Santos.

FÍSICA DA MATÉRIA CONDENSADA: simulação computacional de materiais avançados

O Laboratório de Simulação Computacional de Materiais Avançados (LaSiCMA) desenvolve pesquisas interdisciplinares voltadas à modelagem, à simulação computacional e à investigação das propriedades físico–químicas e funcionais de materiais avançados. Suas atividades abrangem estudos fundamentados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT), métodos de simulação computacional atomística e em técnicas experimentais complementares, visando compreender e otimizar as propriedades estruturais, eletrônicas, ópticas, vibracionais e mecânicas dos materiais, com potencial aplicação em dispositivos optoeletrônicos, LEDs, sensores e tecnologias geofísicas, incluindo a exploração mineral e o monitoramento de vibrações e ondas sísmicas. O LaSiCMA também busca promover a integração entre as diversas áreas de pesquisas, tais como, a Física da Matéria Condensada, a Ciência dos Materiais, a Geologia e a Geofísica, contribuindo para a formação de recursos humanos, a inovação científica e o desenvolvimento tecnológico. 

Pesquisadores Envolvidos:

Dr. Ricardo Daniel Soares Santos (líder); Dr. Antonio Romero da Costa Pinheiro; Dr. Carlos Henrique Moreira Lima; Dr. George Chaves da Silva Valadares; Dr. Israel Herôncio Rodrigues de Oliveira Hadad; Dr. Jorge Luis López Aguilar; Marcelo Castanheira da Silva; Dr. Tiago de Jesus Santos; Dr. Victor Ribeiro Carreira .

ÓPTICA e INFORMAÇÃO QUÂNTICA

A Óptica Quântica e Informação Quântica realizam pesquisa teórica e experimental com ênfase nos seguintes temas, em particular: medida quântica e não-localidade quântica, dinâmica do emaranhamento em sistemas abertos, detecção e caracterização de emaranhamento em sistemas de variáveis contínuas, implementação de algoritmos de computação quântica, realização de simulações quânticas, computação quântica em sistemas de estado sólido, metrologia quântica, controle quântico, limites quânticos à rapidez de processos físicos e suas aplicações e estudo do limite clássico de sistemas quânticos que são classicamente caóticos. Esses conceitos são estudados em vários sistemas físicos, tais como fótons de feixes gêmeos, eletrodinâmica quântica em cavidades e armadilhas de átomos e íons.

Pesquisadores Envolvidos:

Dr. Antonio Romero da Costa Pinheiro; Dr. Miguel Justiniano Abanto Peralta.

FÍSICA BIOLÓGICA

Investigação das interações da molécula de DNA com ligantes como fármacos e proteínas. Trata-se de um assunto interdisciplinar de grande relevância científica em diversos campos do conhecimento, da física às ciências da saúde. Na investigação deste tipo de sistema, pode-se distinguir pelo menos 03 (três) sub-linhas de pesquisa, todas a serem exploradas: (a) Interações de fármacos, proteínas e outros tipos de ligantes com DNA disperso em solução; (b) Simulação in vitro das condições intracelulares: adição de co-solutos e agentes condensantes à solução de DNA; e (c) Desenvolvimento de novos produtos e processos para quimioterapias. Com a técnica de pinça ótica e mais uma série de técnicas complementares, pretendemos avançar no conhecimento de diversos sistemas DNA-ligantes. Este conhecimento deverá aumentar nossa compreensão de diversos processos biológicos que ocorrem a nível molecular, bem como, possivelmente, gerar novos produtos e/ou processos para tratamento de doenças humanas, sobretudo quimioterapias.

Pesquisador envolvido:

Dr. Carlos Henrique Moreira Lima. 

ASTROFÍSICA NUCLEAR e HADRODINÂMICA QUÂNTICA

 Esta linha de pesquisa dedica-se à investigação teórica e computacional da estrutura nuclear, das interações eletrofracas e dos mecanismos de nucleossíntese responsáveis pela origem dos elementos químicos no Universo. Os estudos concentram-se na descrição de processos nucleares em ambientes astrofísicos extremos, como supernovas de colapso de núcleo e fusões de estrelas de nêutrons (kilonovas), investigando a síntese de elementos pesados e superpesados por meio da captura rápida de nêutrons (processo-r). Para tanto, empregam-se formalismos teóricos da Hadrodinâmica Quântica (Quantum Hadrodynamics - QHD) e abordagens relativísticas de muitos corpos, como a Aproximação de Fase Aleatória Relativística (RRPA), bem como desenvolvimentos da Gross Theory of Beta Decay (GTBD), incorporando transições quânticas permitidas e primeiras-proibidas no cálculo de taxas de decaimento e de seções de choque neutrino-núcleo. De forma complementar, esta linha de pesquisa integra técnicas modernas de aprendizado de máquina, utilizando Redes Neurais Bayesianas (BNN) para o refinamento preditivo de massas nucleares, quantificação de incertezas em regiões exóticas e determinação de meias-vidas de decaimento alfa em elementos superpesados. As investigações estendem-se também à Física Além do Modelo Padrão, utilizando núcleos atômicos exóticos e objetos astrofísicos compactos para explorar propriedades não convencionais dos neutrinos, como oscilações coletivas, e possíveis canais exóticos de decaimento, incluindo o decaimento escuro do nêutron, avaliando seus impactos na dinâmica da matéria nuclear densa, na estrutura de estrelas de nêutrons e nos observáveis da nucleossíntese estelar.

Pesquisador envolvido:

Dr. Tiago de Jesus Santos.

ASTRONOMIA, COSMOLOGIA e ENERGIA ESCURA

 Esta linha de pesquisa dedica-se à investigação teórica e fenomenológica da dinâmica, estrutura e evolução em larga escala do Universo, com foco central na natureza da energia escura e nos mecanismos físicos responsáveis pela atual fase de expansão cósmica acelerada. As pesquisas concentram-se na formulação, investigação analítica e caracterização de modelos cosmológicos alternativos ao paradigma padrão, com destaque para abordagens baseadas em campos escalares não canônicos, fluidos cósmicos exóticos e no formalismo do fluxo K-essence (K-essence flow). Por meio de ferramentas da relatividade geral, da teoria de sistemas dinâmicos e da termodinâmica cosmológica, os estudos exploram a estabilidade desses cenários, suas propriedades de equação de estado e suas assinaturas observacionais, buscando estabelecer vínculos teóricos consistentes com os dados astrofísicos contemporâneos.

Pesquisador envolvido:

Dr. Luis Gustavo de Almeida.

GEOFÍSICA

 A pesquisa em Geofísica investiga a estrutura, a dinâmica e as propriedades físicas do planeta por meio da aplicação de métodos geofísicos quantitativos. No curso de Física, as atividades de pesquisa concentram-se na aquisição, no processamento e na interpretação de dados geofísicos aplicados ao estudo de bacias sedimentares, reservatórios e diagnósticos ambientais. Temas de interesse incluem métodos sísmicos de reflexão e refração, perfilagem geofísica de poços, caracterização petrofísica de reservatórios, sismologia e o monitoramento de impactos ambientais e mudanças climáticas na região amazônica.

A pesquisa desenvolvida na UFAC, para este campo, relaciona-se com os seguintes componentes e linhas de formação do Projeto Pedagógico Curricular (PPC):

• Fundamentos de Geofísica e Fundamentos de Geologia;
• Sismologia e Sísmica de Exploração;
• Perfilagem Geofísica de Poços e Geofísica de Reservatórios;
• Geologia Sedimentar e Estratigrafia;
• Métodos de Inversão e Geoengenharia de Reservatórios.

Pesquisadores envolvidos:

Dr. Victor Ribeiro Carreira; Dr. Antonio Romero da Costa Pinheiro.

MICROGRAVIDADE

Cenários de imponderabilidade gravitacional aparente, comumente chamados de Ambientes de Microgravidade, podem ser obtidos por meio de laboratórios espaciais embarcados em foguetes, permitindo investigações nos campos da Física, da Química, da Biologia, da Farmacologia, da Engenharia, da Odontologia e da Medicina. Por meio do Programa de Microgravidade da Agência Espacial Brasileira (AEB), em particular do projeto Observações Físicas em Ambiente de Microgravidade (OFAug), aprovado no 6º Anúncio de Oportunidades da AEB, pesquisamos o desenvolvimento de um módulo-laboratório forno de solidificação de ligas de interesse aeroespacial a ser embarcado em foguete suborbital Veículo de Sondagem Brasileiro (VSB-30), a ser levado ao espaço a partir do Centro de Lançamento da Barreira do Inferno (CLBI), em Natal, no Rio Grande do Norte. Com financiamento da AEB, suporte tecnológico do CLBI e do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), além do desenvolvimento do módulo-laboratório, o projeto investiga fenômenos físicos nos campos da Física Atômica e Molecular, da Ciência dos Materiais, da Mecânica dos Fluidos, e da Mecânica Estatística como o Efeito Gibbs-Marangoni na solidificação e estrutura cristalina de ligas de interesse aeroespacial. O projeto OFAug é liderado por docente-pesquisador da UFAC, e conta com integrantes pesquisadores do INPE e da Universidade Federal do Sul da Bahia (UFSB).

Pesquisador envolvido:

Dr. Tiago de Jesus Santos.