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Gravação magnética de dados: da pesquisa à aplicação e ao Prêmio Nobel

Em 1988, foram publicados resultados científicos sobre uma nova classe de materiais magnéticos que apresentavam comportamento surpreendente, chamado de "magnetorresistência gigante". Este fenômeno foi descoberto simultaneamente em dois laboratórios científicos, sendo que um deles contava com um colaborador brasileiro em sua equipe, o Dr. Mario Baibich, da UFRGS, Porto Alegre. Naquele ano e nos seguintes, o tema da magnetorresistência gigante se tornou o mais importante na comunidade internacional de magnetismo, devido ao seu alto potencial de uso em aplicações tecnológicas. Já em 1994, foram lançados os primeiros discos rígidos para computador, onde a cabeça de leitura magnética passava a operar baseada no fenômeno da magnetorresistência gigante. Esta mudança no princípio operacional do dispositivo de leitura permitiu uma redução substancial do tamanho ocupado por cada unidade básica de informação (bit) e conseqüentemente uma explosão na capacidade de armazenamento de dados dos discos rígidos. Finalmente, em 2007, os Drs. Grünberg e Fert foram agraciados com o Prêmio Nobel de Física devido a esta importante contribuição científica e tecnológica. Neste seminário pretendemos apresentar uma visão geral sobre a técnica da gravação magnética de dados, os desenvolvimentos em torno da magnetorresistência gigante e outros fenômenos em uso nos dispositivos atuais de armazenamento magnético de dados.

As estrelas não passam de imensas "bolas" de hidrogênio submetidas a altíssimas temperaturas e pressões. Nessas condições, o hidrogênio não se encontra nem mesmo no estado gasoso: ele forma um quarto estado da matéria chamado de plasma. É nesse estado que continuamente ocorre a fusão dos núcleos de hidrogênio, gerando núcleos de hélio. Esse processo libera uma enorme quantidade de energia e é chamado de fusão termonuclear. Em laboratórios de pesquisa na Terra, procura-se atualmente conquistar a fusão termonuclear controlada através do chamado confinamento magnético do plasma. Quando for possível este controle, a humanidade terá a sua disposição uma fonte praticamente inesgotável e limpa de energia.

Os "motores moleculares" são proteínas que transportam partículas no interior das células. Mas como isto pode ocorrer? Como é possível que algo tão pequeno como uma proteína, possa funcionar como motor? Afinal, motor é uma máquina que vemos, tocamos e ligamos para funcionar. Como funcionam as proteínas-motoras? O que fazem? Como fazem? O que sabemos mesmo é que fazem muito bem o que devem fazer. E é por isso que há tanto interesse em entender como funcionam estas máquinas que, apesar de pouco convencionais são, como todas, comandadas pelas leis da física. Nesta palestra, procuraremos mostrar alguns dos segredos dos motores moleculares e como que eles poderiam ser usados para nos servir em outros "afazeres", ou para outros fins, como por exemplo, na fabricação de vacinas.

A física nuclear muitas vezes está associada a aspectos negativos da criação humana, como bombas atômicas e acidentes nucleares. Porém, a física nuclear representa um avanço inestimável do conhecimento humano sobre a natureza mais elementar da matéria. Além disso, o conhecimento sobre o núcleo atômico e as técnicas desenvolvidas para o seu estudo podem ser ferramentas poderosas para análise de diferentes materiais. Uma aplicação muito interessante é o estudo de obras de arte e peças arqueológicas onde estas técnicas nucleares oferecem diversas vantagens sobre técnicas físico-químicas, principalmente por não precisar retirar pedaços das amostras. O conhecimento das técnicas de fabricação de determinados objetos de arte podem auxiliar na preservação e conservação do objeto estudado. E, muitas vezes, estas técnicas nucleares permitem a descoberta da autenticidade de um objeto raro como um Picasso ou da origem de um vaso indígena de milhares de anos.

As preocupações ambientais em centros urbanos têm dimensões e gravidade proporcionais à população humana que concentram. Atualmente a questão dos transportes tem representado o principal problema relacionado à poluição do ar, mas interliga-se diretamente com uma série de outros problemas sócio-ambientais que geram um grande caos urbano, particularmente em Metrópoles como São Paulo. Os reflexos das diferentes opções urbanas que vêm sendo adotadas, ou sofridas, não se limitam a comprometer a qualidade de vida de suas populações. Elas terminam tendo grande impacto sobre a Terra, comprometendo a sustentabilidade de seus recursos e possibilitando impactos globais que poderão ser bastante lesivos à vida como ela é hoje em nosso planeta.

O ano de 2008 será marcado pela inauguração do Large Hadron Collider no laboratório CERN na Suíça. O mundo voltará seus olhos para as incríveis descobertas que podem surgir das colisões entre prótons e entre núcleos atômicos que ocorrerão nesse acelerador de partículas. Vamos fazer uma revisão da física de aceleradores de partículas, com ênfase nas interações fortes, que mantém os chamados quarks confinados dentro dos prótons e prótons e nêutrons unidos para formar os núcleos atômicos. Vamos descrever os principais resultados obtidos nos últimos trinta anos sobre a estrutura dos núcleos e dos prótons. Também discutiremos a formação de novos estados da matéria a partir dessas colisões, que podem reproduzir o estado em que se encontrava nosso Universo nos primeiros instantes da sua existência.

A evolução de alguns fenômenos da natureza, embora perfeitamente descrita por rigorosas equações matemáticas, torna-se imprevisível com o passar do tempo. Entender a origem desse problema é exatamente o objetivo da Teoria do Caos, uma das grandes conquistas científicas do século XX. Nessa palestra iremos apresentar de forma elementar e com muitos exemplos simples os fundamentos dessa teoria, mostrando como os sistemas caóticos se relacionam com os belos objetos geométricos chamados fractais. Veremos também como, embora sem a capacidade de previsão, podemos caracterizar, descrever e entender fenômenos caóticos e complexos.