PET-LiF: O News Bohr tem como proposta
divulgar um pouco da física para o departamento, com assuntos não muito falados
em aula, para maior interação das pessoas. Nessa edição a gente resolveu pegar
grandes centros de pesquisa mundiais, pois as pessoas se interessam muito por
pesquisa, e lógico, surgiu o CERN como foco, mas a gente acabou pesquisando
sobre seu trabalho, e vimos que o sr. tem relação com o KASCADE. Como é o seu
trabalho?
Vitor: Em grandes colaborações, grandes
centros de pesquisa, eu sou membro de três. O KASCADE é a menor delas, com 20 e
poucas pessoas, e é um experimento que já acabou, operou durante 20 anos, tomou
dados muito importantes e dois anos atrás se encerrou, agora tem só alguns
alunos tomando análise de dados, e depois disso o experimento está encerrado.
Os dois experimentos que ainda participo, um chama Observatório Pierre Auger,
que fica na argentina, é um observatório que está em funcionamento há 10 anos
agora, e conta com 17 países membros, e uns 400 pesquisadores mais ou menos. A
outra colaboração que eu participo chama CTA, que é uma sigla em inglês para Cerenkov Telescop Array, um conjunto de
telescópios de Cerenkov, e é maior ainda, tem 27 países membros e 1300
colaboradores. Eu desde o começo da minha carreira participo de grandes colaborações,
então sempre estive envolvido nessa dinâmica de experimentos e colaborações que
envolvem milhares de pessoas. Não sei se esse é o foco que querem dar para a
reportagem, mas é verdade que a ciência feita por esses grandes centros tem
particularidades na maneira de proceder. Colaborações desse tamanho são
formadas por serem necessárias, não dá para fazer o trabalho de um observatório
ou um detector de partículas exige se não tiver um grande número de pessoas
trabalhando. São duas necessidades, uma de dinheiro, pois eles custam muito
caro, então pra você construir você precisa de muita gente financiando, e ao
mesmo tempo de mão de obra, os resultados que saem desses laboratórios precisam
de um detector muito grande e de muita gente para analisar esses dados. Então
você precisa de gente e de muitas instituições para financiar essas
colaborações. Exige do pesquisador que trabalha nessa área uma dinâmica de
grupo muito maior do que de um pesquisador que trabalha sozinho na sua área ou
mesmo de um experimental que trabalha no seu laboratório na sua universidade.
Essas colaborações tem uma estrutura semelhante a um país. Existem órgãos
executores, assembleias com representação de todos os partidos membros, usam o
nome partido, esse partido tem um representante para um órgão deliberativo,
como uma câmara dos deputados. O resultado que sai de uma colaboração dessas
tem um escrutínio muito maior do que um laboratório de um professor. Nunca algo
é levado a publico se não é feito por pelo menos dois grupos independentes com
duas analises independentes, então os trabalhos demoram muito mais para serem
publicados, pois ficam em um tempo de gestação dentro da colaboração que o
grupo que fez apresenta, é analisado se tem valor, é levado para um segundo
grupo fazer analise daquilo, até que o resultado ganha confiança da colaboração
a ponto de ser divulgado numa revista internacional. Em geral você trabalha com
muita gente de muitas nacionalidades, o que é uma exigência também dessas
colaborações, invariavelmente temos chamadas por computador, tipo Skype, tem
muitas outras tipo Skype, com pessoas do mundo inteiro. Eu sempre faço chamadas
com um grupo de trabalho dentre desse observatório Pierre Auger que é da
argentina, tem um pesquisador chave que está na Austrália, outro na Alemanha,
eu aqui e outro nos EUA, então tem gente em todos os fusos horários, tem gente
no meio da noite, no meio da tarde, na manhã e indo dormir participando da
reunião, e elas acontecem com frequência. To dando esses exemplos para mostrar
que a dinâmica é completamente diferente de um pesquisador solitário e sua
pesquisa.
PET-LiF: Como você se envolveu com esses
projetos internacionais, foi a partir do IFSC ou uma alternativa própria?
Vitor: Eu me envolvi com meu primeiro
projeto internacional, que foi o observatório Pierre Auger quando ele ainda não
existia. Isso é antes de 10 anos atrás, pois fiz meu doutorado na UNICAMP, a
liderança desse observatório estava lá na UNICAMP, e os professores da UNICAMP
levaram o Brasil a participar desse experimento. Então foi meio que natural, eu
sempre gostei de astrofísica, era algo que me chamava atenção na graduação, e o
único grupo que trabalhava com astrofísica na UNICAMP era esse grupo de
astrofísica de partículas que tava pesadamente envolvido com o observatório
Pierre Auger, projeto, construção, etc. Eu me envolvi aí, quando começou a ser
projetado, e continuo até hoje lá. No CTA foi iniciativa minha mesmo, quando
fui contratado aqui no IFSC, vim da Alemanha para cá, e comecei a procurar um
experimento internacional da mesma área que representasse uma nova fase dessa
carreira, meu grupo entrando nesse experimento, e o que mais me chamou a
atenção, pelo potencial de descoberta que ele tem, foi o CTA que é um
experimento muito interessante, e eu propus a entrada do Brasil no CTA, faz
cinco anos, o Brasil foi aceito como membro dessa colaboração, eu saí dando
seminários no Brasil sobre o experimento, tentando congregar mais gente, formar
um grupo em volta do experimento, e tudo deu certo, somos em torno de 20 pessoas
no Brasil membros do CTA contribuindo cada um com um aspecto diferente.
PET-LiF: Seu trabalho é com física de
partículas, quais são as pesquisas que o Sr. desenvolve?
Vitor: Costumamos colocar um ASTRO na
frente do nome, astrofísica de partículas, física de partículas, ou astro
física feita com partículas. Você pode ver o trabalho que faço e que meu grupo
faz, por dois lados, dois pontos de vista. Se olharmos o ponto de vista “astro”
é tentar entender o que são os objetos do universo, como funcionam, detectando
as partículas que eles emitem. Todo objeto do universo emitem, além de luz,
partículas, prótons, neutrinos, núcleos de átomos, pode emitir núcleo de ferro,
nêutrons, varias saem desses objetos, medimos elas na terra e tentamos entender
como elas são produzidas, qual o mecanismo que opera dentro de uma supernova ou
no limite de um buraco negro, que faz com que eles gerem partículas com as
propriedades que a gente mede aqui na terra, energia, direção, tipo, o que
acontece lá? Essa é a visão astro do que eu faço. Se olhar a visão partícula do
que eu faço, eu diria o seguinte, a gente usa um acelerador de partículas que
não ta aqui na terra para estudar a interação de partículas. Quando essas
partículas chegam à Terra, elas interagem com átomos na atmosfera e geram um
efeito em cadeia, um jato, muito parecidos com aquelas fotos que vocês vem nos
detectores do LHC, aqueles jatos indo pra lá e pra cá. Isso acontece na nossa
atmosfera, caem na nossa cabeça o tempo todo, essas partículas, a gente
constrói um detector no chão que medem a partícula passando, e a gente tenta
estudar as interações que aconteceram na atmosfera, a gente consegue fazer
isso, usando esse viés de partículas, em energias impossíveis de serem
produzidas num acelerador terrestre. A energia do LHC está em torno de mil
vezes menor do que as partículas que a gente consegue medir de radiação
cósmica, desses aceleradores fora da terra, então a gente consegue ter acesso a
informações de interação de partícula que nós nunca vamos conseguir fazer nesse
acelerador de partículas, porque não da, a gente não tem tecnologia pra fazer
um acelerador de partículas com mil vezes mais energia do que o atual LHC.
Então tem esses dois vieses, eu posso pegar a partícula que ele entendeu que tá
no objeto, ou eu posso dizer que não estou interessado nesse objeto
astrofísico, eu pego essa partícula perto de mim e vou estudar ela aqui, como
se fosse num acelerador que ta dentro do buraco negro e te manda a partícula de
graça, sem ter que construir seu anel LHC. E mais nos detalhes, a gente faz
isso com os dados dos observatórios que a gente coleta, traz pra cá, analisa
aqui no IFSC, e além de analisar os dados desse observatório que eu sou membro,
a gente faz também dum lado mais teórico ou fenomenológico. Sem usar os dados
podemos inventar modelos que tentam descrever o que os observatórios medem. A
gente faz modelos tanto das fontes, quanto da propagação da fonte até aqui, pra
tentar descrever como o objeto funciona.
PET-LiF: Apesar de ter falado que o LHC
não tem tanta potencia, esse tipo de pesquisa se comunica com o CERN de alguma
forma?
Vitor: Se comunica bastante com o CERN,
porque não é a mesma física, não é uma física que compete, não competimos os
resultados do LHC, mas é completamente dependente. Tudo que a gente faz depende
do que é medido no LHC, a gente usa os dados do LHC para fazer uma modelagem
para uma energia maior, a gente faz uma extrapolação dos dados do LHC. Tudo que
é medido lá de propriedade de partícula, sessão de choque, inelasticidade,
propriedades de interação de partículas, vai até uma energia, a gente usa o que
o LHC mede até ali e a gente precisa ir além, porque nossa energia ta mais
acima, então a gente extrapola a medida, e as vezes a gente faz uma medida, por
exemplo, a gente mediu a sessão de choque que é a probabilidade de interação de
um próton com um átomo, a gente pode medir isso, e o LHC mede também, mas o LHC
mede isso numa energia mil vezes menor do que a gente mede então a gente tem um
gráfico publicado no Physics Review Letter que junta no mesmo gráfico um ponto
medido no LHC e um ponto medido no observatório Pierre Auger. É a mesma
propriedade medida pelos dois experimentos só que com maneiras de medir
completamente diferentes. O LHC consegue fazer um estudo das partículas muito
mais detalhado que esse observatório consegue fazer. As interações do LHC tão
num ponto bem fixo do espaço, e eles enchem em volta desse ponto uma centena de
detectores para medir todos os detalhes dessa reação, com uma precisão de
medida muito melhor. A gente não tem esse controle, a interação acontece em
qualquer lugar na atmosfera pra gente, a gente não consegue saber onde ela vai
acontecer, e a informação que a gente vê é muito mais diluída do que a
informação que o LHC tem então a gente não consegue fazer uma física de
interação de partículas com tanta precisão quanto o LHC faz, mas a gente
consegue dados muito menos precisos numa energia muito maior, então dessa forma
as pesquisas se tocam, mas não estão relacionadas, não tem o mesmo objetivo. O
LHC, por exemplo, não tem nenhum viés astro que a gente consegue fazer no
observatório. O observatório Pierre Auger é um experimento associado do CERN. O
CERN é uma instituição que tem experimentos locais, mas ela também tem
associação com outros experimentos, que são experimentos que tem sobreposição
de interesses, o CERN coloca embaixo do guarda chuva esses experimentos, e o
observatório é um deles. Alguns encontros do observatório foram feitos dentro
do CERN já, usando o espaço físico deles, e aí as pessoas se comunicam, quem é
dos experimentos do CERN acabam vendo nossas reuniões. Tem muitos pesquisadores
no observatório, por exemplo, que também são membros de um experimento do CERN,
fazem essa ponte, eles medem coisas no CERN e fazem a transposição daquilo pro
que a gente usa em astrofísica de partículas. São especialistas em fazer essa
comunicação entre os dois tipos de experimento.
PET-LiF: Em relação a precisão das
medidas, como é dada a medida das interações das partículas no observatório?
Vitor: A gente não mede uma interação,
a gente nunca consegue medir uma interação como acontece no CERN. No CERN tem
uma colisão e sai um jato, eles medem os resultados dessa colisão. No
observatório Pierre Auger, no CTA também é assim, tem uma cadeia de interações,
e a gente mede o resultado dessa cadeia de interações, e você tenta reconstruir
o que aconteceu na primeira reação, é uma medida muito indireta, não é uma
medida direta como o LHC faz. No chuveiro de alta energia, a gente chama de
chuveiro, pois ele lembra muito um chuveiro, esse jato de energia parece um
jato d’água caindo, esse chuveiro gera da ordem de 10^10 partículas no chão,
que o observatório mede. O que a gente mede é uma amostragem pequena dessas
partículas no chão. Então a gente faz um trabalho de simulação computacional
pra tentar reconstruir a partir do que a gente mediu, e estudar as propriedades
dessa interação que aconteceu. Não é nada direto e difícil pra caramba de
fazer, não é um calculo imediato, envolve muita computação e muita gente
tentando cercar essas possibilidades que esse chuveiro teria desenvolvido.
PET-LiF: A gente sabe que o sr. estudou
em campinas, e não muito conhecido, mas tem o Sincrotron lá, o sr. sabe algo
sobre esse projeto, existe alguma relação?
Vitor: Não existe nenhuma reação, e eu
sei do Sincrotron como visitante, quando eu tava na UNICAMP a gente sempre ia
visitar o Sincrotron então eu sempre ouvia falar em seminários. A diferença do
Sincrotron é a seguinte, ele não colide partículas, não quer estudar interação
entre partículas, ele usa partículas para gerar luz, e ele usa a luz para
estudar o que você quiser, pra fazer uma espectroscopia de raios-X de uma
molécula, um cristal. Ele tem um anel, e por isso a gente acha que faz a mesma
física, pois o LHC tem um anel também, no LHC o anel acelera as partículas,
aumenta a energia dela e dentro do detector faz as partículas colidirem e
estuda essa colisão. O Sincrotron joga as partículas no anel e deixam rodando
lá, na verdade ele joga elétron, ele só joga elétron lá, e as partículas não
colidem, ele não quer ter colisão, porque a colisão destrói a corrente, as
partículas andando ali, ele evita as colisões, deixa a partícula andando ali, e
a partícula acelerada emite radiação, o efeito clássico do eletromagnetismo,
eles fazem o elétron fazer uma curva e o elétron emite radiação, e eles coletam
essa radiação num feixe, e a propriedade do Sincrotron é que ele consegue fazer
esse feixe com muita luminosidade, então a intensidade de luz que sai do feixe
é muito alta, e muito monocromática com um comprimento de onda muito bem
determinado. O Sincrotron é uma fonte de luz, é uma fonte de luz maravilhosa,
com alta intensidade, monocromática, completamente controlada, constante, que
você pode fazer o experimento por muito tempo, porque as partículas ficam girando
lá muito tempo e o feixe de luz fica continuo em operação. Então você usa esse
feixe de luz pra analisar alguma coisa, você põe alguma coisa na frente do
feixe luz e faz medidas com a radiação que sai dali.
PET-LiF: Ele seria então mais voltado
para outras aplicações em outros experimentos?
Vitor: Isso, o Sincrotron é uma fonte
de luz, igual um gerador de raios-X, um gerador de microondas, ele gera luz,
mas é um gerador de luz com qualidade fantástica, e um acelerador de partículas
é um colisor de partículas, ele acelera partículas pra fazer elas trombarem,
pra estudar essa colisão.
PET-LiF: Para finalizar, qual o sr. acha
que é a importância das pesquisas que o sr. mesmo faz, do CERN ou outros
centros, qual a importância para o desenvolvimento da ciência, nessas
pesquisas?
Vitor: Eu acho que a importância é
fundamental, tanto o LHC quanto os experimentos de astropartículas que eu
participo são experimentos de ciência básica, por ciência básica quero dizer o
objetivo de descrever um fenômeno da natureza que a gente não entende. Isso
está desvinculado com a aplicação desse conhecimento. O objetivo do estudo que
eu faço, que o LHC faz, é desvendar o mistério que a gente sabe que existe na
natureza. O LHC queria explicar qual é o mecanismo que gera massa, a gente sabe
que ela existe, descreve, usa ela pra tudo que a gente faz, mas desconhecia o
mecanismo. A ultima medida do LHC, principal medida do LHC até hoje, que é a
medida do Bóson de Higgs desvenda o mecanismo de geração de massa. E isso é a
mesma coisa com a astrofísica de partículas, a gente recebe partículas vindo
aqui, do universo, do cosmo, e não conseguimos explicar como foram produzidas.
Eu tinha um professor na UNICAMP, Carlos Escobar o nome dele, ele sempre falava
que “a curiosidade humana nunca decepcionou”, e ele queria dizer o seguinte,
toda vez que a humanidade fez um esforço pra entender algo fundamental da
natureza, num futuro a humanidade aprendeu a usar esses conhecimento pra alguma
coisa, o exemplo mais trivial disso é que quando o eletromagnetismo foi
estudado eles nem podiam imaginar que 100 anos depois a humanidade não viveria
sem esse conhecimento. Hoje se acaba a energia elétrica, a bateria do celular,
você não sabe o que fazer, parece que o mundo acabou, faz só cento e poucos
anos que o conhecimento que possibilitou isso foi gerado, e quando eles
estudaram isso eles queriam saber como o elétron anda como um capacitor guarda
energia dentro dele, era uma coisa muito rudimentar e muito de ciência básica.
Como eu escrevo os fenômenos eletromagnéticos dentro de uma teoria consistente?
O ultimo passo pra fazer isso foi feito pelo Maxwell, fazendo as quatro
equações juntando todo o conhecimento do eletromagnetismo até então. Com aquilo
nós podemos explicar todos os fenômenos do eletromagnetismo que temos hoje, mas
quando ele fez aquilo ele não tinha a menor ideia do que aquilo ia possibilitar
a curiosidade deles por uma coisa muito básica, muito fundamental, faz hoje nós
termos tudo no nosso dia a dia, é assim que a ciência funciona claro que
existem exemplos negativos também, existem conhecimentos científicos que foram
desenvolvidos e não levaram a nenhuma aplicação, só que você nunca sabe,
fazendo a pesquisa básica, quais vão levar ou não. Os países, ou sociedades que
tiveram coragem de investir na ciência que estudava as questões fundamentais
são as sociedades que dominam todas as tecnologias, eles não começaram o
conhecimento tecnológico que a gente tem hoje estudando aplicação, começaram
com ciência básica, descobrindo os fundamentos da natureza que regem aquilo, e
só as pessoas que dominam os fundamentos básico que vão conseguir fazer
aplicações depois. Sem esse conhecimento básico o avanço em si não é possível e
quem não tem não sabe fazer, então nosso objetivo, de quem faz astrofísica de
partículas, é o de ciência básica. Esses experimentos em si eles tem outra
característica que é mais imediata que outras pesquisas, que é a necessidade de
fazer um instrumento sofisticado. Os instrumentos utilizados no LHC e em
astrofísica de partículas são em si um desafio de engenharia, um desafio tecnológico,
muitas vezes. O LHC tem regiões imensas com temperatura mais baixa que a do
espaço vazio. Isso foi um desenvolvimento tecnológico incrível, conseguir
manter regiões com menos que 2,7K, algumas regiões são 1,5k no LHC, foi um
desafio imenso, e esse desafio faz um avanço imediato em alguns pontos
tecnológicos. O mesmo em astrofísica de partículas, nós temos no observatório
Pierre Auger a maior rede de celulares operando. Temos 1600 detectores
espalhados numa área do tamanho da cidade de São Paulo se comunicando por
antenas. Há 10 anos atrás isso não era nada trivial de fazer. Esses detectores
parecem uma caixa d’água imensa, ele é autônomo, tem uma bateria, um painel
solar, uma central de aquisição de dados e uma anteninha que fica mandando
sinal o tempo todo. São 1600 desses, como se tivessem 1600 celulares se
comunicando ao mesmo tempo nessa rede. Foi um trabalho fazer com que isso
funcionasse e ta funcionando a 10 anos, mandando dados pro observatório. Ele
tem esse problema tecnológico imediato, que leva a uma consequência social. As
pessoas envolvidas nesses experimentos não conseguem fazer isso dentro da
universidade só, fazem isso com empresas parceiras no país que faz o
equipamento. Pro observatório nós construímos vários equipamentos no brasil. as
empresas que fizeram esses equipamentos tiveram o seu faturamento e o emprego
de todo mundo que trabalhou lá garantidos por um experimento cientifico. E eles
aprenderam muito, pois os critérios de um experimento são muito mais
sofisticados que de um consumidor padrão. O controle de qualidade, a
durabilidade do produto que oferece, deve ser muito mais rígido do que a
necessidade das pessoas que exigem nas lojas. Então as empresas aprendem muito
de tecnologia e o dinheiro investido pelo país é um dinheiro que tem retorno. O
dinheiro pago pela FAPESP no observatório e no CTA voltou para a sociedade
brasileira. Nós acabamos de fazer agora o desenvolvimento de uma estrutura pro
telescópio CTA que foi feito em uma empresa parceira em São José dos Campos.
Nós passamos dois anos projetando uma estrutura com a empresa, que nunca fez um
telescópio e eu não tenho a menor ideia de como fazer um calculo de estrutura,
pois não sou engenheiro, os dois lados aprenderam, acabamos de fazer o
desenvolvimento, construímos o protótipo, testamos no desenvolvimento a gente
encontrou um problema que precisava de um instrumento de ajuste que não tinha
no mercado, a gente desenvolveu esse instrumento e ele vai gerar uma patente no
mercado agora e foi testado, qualificado, aprovado pela CTA e vamos fabricar 25
desses, to tomando orçamentos agora de empresas no Brasil inteiro que sabem
fazer as estruturas para oferecer pro CTA.
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