No âmbito do Programa ICTP-SAIFR para Jovens Cientistas, o ICTP-SAIFR oferece a estudantes do ensino médio altamente motivados a possibilidade de aprofundar seus estudos através de um projeto de pesquisa. Em 2025, a orientação dos projetos ficará a cargo de estudantes de doutorado. Com essa experiência, busca-se dar uma primeira introdução sobre como é feita a pesquisa em física. Para mais informações sobre os projetos de 2025, navegue pelas abas.

 

INSCRIÇÕES – CLIQUE AQUI!

 

 

Organizador:

• Lucas David Feitosa C. (Colégio Santa Marcelina, Etec Dra Maria Augusta Saraiva & ICTP-SAIFR)

Supervisores:

• Arthur Frazon (doutorando UFABC)
• Washington F. dos Santos (doutorando IFT-Unesp)

Anos anteriores:

• 2023
• 2022

Em caso de dúvidas, escreva para lucas.david@ictp-saifr.org

 

Título do projeto
Partículas elementares e simetrias do espaço-tempo

Orientador
Arthur Almeida Frazon

Descrição
Imagine um universo onde a matéria, na realidade, fosse anti-matéria, o tempo corresse para trás, e tudo fosse espelhado com relação ao nosso universo. Como seriam as leis físicas neste universo? Permaneceriam iguais ou mudariam drasticamente, sendo explicado por uma nova física?

O objetivo deste projeto é responder a estas perguntas através da perspectiva de simetrias e teorias de grupos aplicadas em física de partículas.

Simetria é um dos pilares sobre o qual o nosso conhecimento atual sobre física foi construído. Este conceito nos auxilia a restringir os parâmetros (que podem ser muitos) dos modelos matemáticos que utilizamos para descrever a natureza. Graças ao Teorema de Noether, simetrias são associadas a conservação de quantidades — tais como carga, energia, momento, entre outras — através da evolução de um sistema. Estas quantidades são fundamentais para descrever, por exemplo, a evolução temporal de um sistema. Estas quantidades são fundamentais para descrever, por exemplo, a evolução temporal de um sistema. Na física de partículas, simetrias são os atores por trás das forças fundamentais que conhecemos na natureza: forte, fraca, eletromagnética e gravitacional. Por sua vez, o que entendemos sobre as três primeiras destas força está reunido no que chamamos de Modelo Padrão de Física de Partículas.

Nossa trajetória neste projeto será de inicialmente revisar os conceitos fundamentais de matemática para que possamos introduzir a álgebra linear, um ramo central para o desenvolvimento da mecânica quântica moderna, a qual será abordada em seus conceitos principais. Com isto, vamos discutir a teoria de grupos, um ramo da matemática que tem papel central em física de partículas. Por fim, munidos deste arcabouço teórico, vamos investigar o Teorema CPT e demonstrar algumas de suas (muitas) consequências que nos responderão à pergunta fundamental deste projeto: como seria a natureza num universo espelhado?

 

Título do projeto
Caos quântico: transporte eletrônico em sistemas complexos

Orientador
Washington F. dos Santos

Descrição
Alguns sistemas físicos — como o movimento de planetas em interação ou o fluxo de fluidos turbulentos — apresentam comportamentos altamente imprevisíveis. Mesmo que suas leis fundamentais sejam bem conhecidas, pequenas variações nas condições iniciais podem levar a trajetórias completamente diferentes. Esse fenômeno é conhecido como caos clássico. 

Quando entramos no mundo quântico, esse tipo de comportamento complexo também aparece, mas com características próprias. Em sistemas como átomos muito pesados ou dispositivos extremamente pequenos, observa-se uma organização estatística nos níveis de energia e nos caminhos que partículas, como os elétrons, percorrem. Esses padrões são tipicamente a assinatura do que chamamos de caos quântico — e entendê-los é um dos desafios centrais desse campo.

Uma das abordagens mais eficazes para estudas esses sistemas é a Teoria de Matrizes Aleatórias (TMA). Em vez de descrever cada detalhe do sistema físico, ela propõe analisar o comportamento coletivo por meio de matrizes construídas com base nos princípios fundamentais do sistema, como a conservação de carga e a reversibilidade temporal. Com isso, podemos investigar tanto a distribuição dos níveis de energia quanto a forma como elétrons se propagam em meios desordenados — o que chamamos de transporte eletrônico.

Neste projeto, vamos explorar essas ideias utilizando a chamada parametrização de Ruitz, uma técnica baseada em rotações matriciais que respeitam as simetrias do sistema. A partir dela, construiremos matrizes de espalhamento que representam o comportamento do sistema e implementaremos algoritmos numéricos para gerar essas matrizes e estudar suas propriedades estatísticas. Nosso objetivo será compreender como padrões emergem mesmo em contextos fortemente caóticos e aleatórios.