Semana de Calouros 2005 e 2006  IF/UFRJ
A Carreira de Físico-Pesquisador
Raimundo Rocha dos Santos
[email protected]
http://www.if.ufrj.br/~rrds/rrds.html
Sala A-432/12
A Física estuda...
desde o muito grande...
até o muito pequeno
Regras: as 4 interações fundamentais
“Força” ou “Interação”?
•“Força” é o efeito em uma partícula devido às demais
•“Interações” = forças + decaimentos + aniquilações
 responsável por nosso peso e
por movimentos
alcance
1 prótoninfinito
eplanetários
1 elétron  Fgrav  10-39 FCoulombiana
Eletromagnética  responsável pela estabilidade atômica e
da matéria, bem como por uma infinidade
Fraca
 responsável
por decaimentos
de aplicações
em nosso radiativos
dia-a-dia.
alcance das dimensões nucleares
 responsável pela coesão nuclear
Forte
Gravitacional
O Método Científico
Observação
A Física é uma ciência
experimental, cuja linguagem
é a matemática.
Experimentação
Modelagem
Não
Previsões
concordam com
experiência?
Galileo Galilei
Sim
Avanço do conhecimento
Citação e foto extraídas de apresentação de
Carlos Alberto Aragão de Carvalho, IF/UFRJ
Esforço coletivo
velocidades
Domínios de Validade da Mecânica
Mecânica
Relativística
Mecânica
Newtoniana
Mecânica
Quântica
Relativística
Mecânica
Quântica
(dualidade
partícula-onda)
[distâncias envolvidas]-1
Alguns focos de atuação do físico:
Reinterpretação das regras
P.ex, Unificação das Interações
• Peso e Planetas: unificadas por Newton c. 1670  Gravitação
Universal
• Eletricidade e Magnetismo: unificadas por Maxwell c. 1860 
Interação Eletromagnética
• Eletromagnetismo e Interação Fraca: unificadas por Glashow,
Salam e Weinberg c. 1970  Interação Eletrofraca
• Eletrofraca + Forte + Gravitacional ???
Alguns focos de atuação do físico:
Reinterpretação das regras
P.ex, Teoria da Relatividade Geral
• Newton (Lei da Gravitação Universal): interação instantânea
(velocidade de propagação infinita)
• Einstein (Teoria da Relatividade Especial): nenhuma informação
pode se propagar com velocidade maior que a da luz, c = 3  108
m/s
Alguns focos de atuação do físico:
Reinterpretação das regras
P.ex, O Modelo-Padrão das interações fortes
• Necessidade de contrabalançar repulsão coulombiana entre
prótons num núcleo  interação forte
• prótons e neutrons: compostos por quarks
• quarks interagem entre si através da interação forte
interação EM entre átomos neutros
interação forte entre prótons
Alguns focos de atuação do físico:
Agregação de novos conceitos às regras
P.ex, Física de Muitos Corpos
• partículas elementares (prótons, elétrons, etc.) são indistinguíveis:
• bósons (spin inteiro)
• férmions (spin semi-inteiro)  Princípio de exclusão de Pauli
• Informação sobre movimento individual irrelevante (1023 partículas!)
 Mecânica Estatística  estados coletivos
• Estados coletivos podem ser bastante distintos: metal ou isolante;
magnético ou não-magnético; etc.
• Ou mesmo surpreendentes: supercondutores, superfluidos.
Superfluidez e supercondutividade
• Kammerlingh-Ohnnes (c. 1910)
liquefação do He
• T menores  Superfluido: pode escoar
por capilares sem viscosidade
• 4He não solidifica, a não ser a altas
pressões  ideal para ser usado como
líquido refrigerante
• 1ª aplicação: Resistência do Hg como
função da temperatura
efeito chafariz
Superfluidez e supercondutividade
Estado supercondutor:
• Corrente atravessa material sem
resistência  não há dissipação por
efeito Joule
• Campo magnético dentro do material
se anula: Efeito Meissner
Elétrons formam pares ligados (?!)
Algumas grandes questões da Física atual
• Teorias de Grande Unificação
• De que é feita a “matéria escura”, que, estima-se,
é 5 vezes mais abundante no Universo que matéria
comum?
• Como os “elétrons” formam pares de Cooper nos
supercondutores de alta temperatura (pós-1986)?
• Novos estados da matéria: átomos frios 
condensados de Bose-Einstein  superfluidos nãoHe?
• Física em dimensões nanoscópicas (10-9 m) 
Nanociência e Nanotecnologia; interdisciplinaridade
• Computação Quântica
Ramificações da Física
• Base de todas as Ciências Naturais; mas, sem arrogância!
“Você pode ensinar os movimentos das peças de xadrez a uma
criança de 2 anos, mas isto não faz dela uma exímia jogadora”
• Enorme impacto sócio-econômico: energia, telecomunicações,
computadores, medicina, etc.
Ramificações da Física
Nanociência: ponto de encontro da Física, Biologia
e Química
Ramificações da Física
STM = Scanning Tunnelling Microscope
Nanotubos de Carbono (CNT’s)
Propriedades físicas dos Nanotubos
de Carbono:
• suportam tensão longitudinal ~ 100 vezes
maior que aço (de mesmas dimensões),
com peso bem menor;
• resistência a dobras é das maiores
conhecidas;
• um CNT é a estrutura mais fina e dura,
feita pelo homem, capaz de se apoiar a si
própria e que é quimicamente inerte na
atmosfera.
• alguns tipos de CNT’s são bons
condutores;
• razão de aspecto comprimento/diâmetro é
uma das maiores conhecidas: ~cm/nm =
107
Ph. Avouris, IBM
Áreas de Pesquisa – Centenário da APS
Partículas e Campos
Astrofísica
Física Nuclear
Física Atômica, Molecular & Ótica
Física da Matéria Condensada
Física Estatística
Sistemas Complexos
Físico-Química & Biofísica
Física de Plasmas
Física Computacional & Física Matemática
A Carreira de Físico-pesquisador
• Graduação - 4 anos: aquisição de conhecimentos; iniciação científica com
bolsa kR$0,3
• Doutorado ~ 4 anos: aprofundamento e conexão dos conhecimentos;
bolsa kR$ 1,3 + taxas de bancada; professor substituto (2 anos max) ~
kR$ 0,7
• Pós-doutorado 2 x 2 anos: maturidade e independência científicas; bolsa
kR$2,2 + taxas de bancada]; experiência no exterior desejável.
• Primeiro emprego: Prof Adjunto ~ kR$ 4,3 [40h + Dedicação Exclusiva;
carga didática máxima 10h] + (?) bolsa de produtividade CNPq ~ kR$ 1
Recompensa financeira não é o principal: satisfação intelectual;
liberdade acadêmica; intercâmbio com instituições no Brasil e no
exterior; convivência com novas gerações (participação na formação de
jovens talentos).
A Carreira de Físico-pesquisador
• Quem financia?
• Salários: universidades
• Bolsas e infra-estrutura de pesquisa: agências de fomento
• federais: CNPq/MCT, CAPES/MEC, FINEP/MCT
• estaduais: FAPEXX, onde XX=RJ, SP, RGS, MIG, etc.
• Avaliação de Desempenho:
• Qualidade das publicações de artigos em revistas especializadas 
número de citações (cuidado com quantidade x qualidade)
• Orientação de estudantes
• Participação (a convite) em conferências
• ...
A Carreira de Físico-pesquisador
• Oportunidades de emprego
• Concursos públicos em universidades federais e estaduais: ~ 10-30
candidatos/vaga nas universidades mais prestigiosas
• perfil de publicações (inovadoras, participação efetiva, qualidade
das revistas, etc.; novamente: qualidade x quantidade!)
• solidez da formação (prova de conhecimentos e prova didática)
• deve-se considerar regiões mais afastadas: pequenos grupos
nucleando em universidades pequenas.
• Universidades particulares (risco devido a possibilidade de carga
didática excessiva; instabilidade)
• Outras oportunidades: físico aprende a aprender versátil
• metrologia
• mercado financeiro (simulações)
• indústria de software
• perícia
A Física no Brasil
6000 físicos (2500 doutores) 46% exp 54% teo
Exp %
Teo %
Partículas & Campos
2,6
10,4
Astrofísica
4,5
7,7
Nuclear
2,7
3,6
Atômica & Molecular
3,4
4,7
Matéria Condensada
30,0
19,2
Plasmas
0,8
1,2
Biofísica
1,0
1,0
Estatística & Computacional
---
7,2
Extraído de apresentação de Carlos Alberto Aragão de Carvalho, IF/UFRJ
A Física no Brasil
Distorções
1. Desequilíbrios: áreas; poucos experimentais (70-75%
países industriais)
em
2. Concentrados no Sudeste (50% em São Paulo)
3. Funil da educação brasileira (5,8% dos físicos concluem)
Brasil
Doutores
Setor acadêmico
Setor industrial
vs
EUA
2.500
40.000
98% (93)
25 %
2% (93)
75 %
Extraído de apresentação de Carlos Alberto Aragão de Carvalho, IF/UFRJ
A Física no Brasil
Produtividade Científica
1995
1996
1997
Revistas da APS
170
210
250
Science Citation Index
924
1163
1298
Physical Review Letters
1977: 2 vs 1998: 43
Produção brasileira per capita na APS: 0,1 artigos; igual aos EUA
Produção total na APS: 1,5 % (PIB é 1%), contra 35 % dos EUA
Cresce a 7% ao ano (população cresce 1,8% ao ano)
Número de doutores de 70 a 98 foi multiplicado por 12
Número médio anual de citações por artigo: 2 a 3
PRONEX: 55 de exatas; 31 de física (13t+18e)
Apenas 700 bolsas de pesquisa
Extraído de apresentação de Carlos Alberto Aragão de Carvalho, IF/UFRJ
Conclusões
• Física no Brasil de boa qualidade, embora com algumas distorções
• As melhores universidades brasileiras fornecem muito boa formação
• Cursos muito puxados: preparação para as dificuldades da carreira
• Motivação da carreira vs demora em “meter a mão na massa”
• Importante que vocês invistam em formação com base sólida:
• exercitar curiosidade e desejo de aprender, i.e., ir além das aulas
(seminários, colóquios, etc.);
• dedicação máxima possível (estudo x outras atividades);
• iniciação científica auxilia na escolha de áreas de trabalho;
• integração com professores (apesar das histórias que circulam,
professores não são inimigos!!!), estudantes de PG, pós-doutorandos:
usem a chance de ter professores em tempo integral e dedicação
exclusiva.
Referências
1. Site de divulgação sobre partículas elementares:
http://www.particleadventure.org/particleadventure/index.html
2. Site sobre supercondutividade:
http://www.fys.uio.no/super/levitation/