Happy New Year

Happy 2007 to everyone!!!

Happy Xmas

A very happy Xmas to you all! Not many posts lately since I was quite busy. Now I will take some days off and the posts will come back!

Os analfabetos em ciência

É bastante preocupante o nível de alfabetização científica no mundo inteiro, inclusive no Brasil. Apesar do progresso gerado pela ciência na vida cotidiana, a crescente onda de religiosidade e esoterismo mostra que não somos capazes de convencer o cidadão comum à abandonar superstições e crenças sem fundamento. O que mais espanta é que o nível de ignorância científica espalha-se na área acadêmica, principalmente em humanas. Se o relato deste blog estivesse se referindo a um professor de humanas da USP ou qualquer outra universidade brasileira, não me causaria admiração. No entanto, trata-se de um professor de Harvard!

Polchinski entra no jogo

A controvérsia sobre a teoria de cordas, gerada pelo lançamento dos livros de Peter Woit e Lee Smolin, e que foi assunto da Folha e discutido anteriormente neste blog, tem mais um capítulo. Joe Polchinski, um dos mais famosos pesquisadores da área, descobridor das D-branas, e autor do famoso livro de dois volumes sobre teoria de cordas, fez a resenha dos livros de Woit e Smolin para o American Scientist. A resenha pode ser acessada no Cosmic Variance. É muito interessante, detalhada e com várias notas de rodapé. Uma delas, onde faz críticas às teorias de relatividade especial duplas, aquelas que possuem o comprimento de Planck e a velocidade da luz como invariantes, está gerando um discussão bastante interessante no blog Backreaction e no do Lubos. A conferir.

Medir distâncias com barômetros, massas com galvanômetros, voltagens com cronômetros

Um link para um artigo muito interessante do Paulo Murilo acerca dos caminhos da física brasileira.

AdS/CFT e RHIC

A correspondência AdS/CFT permite o estudo da teoria de gauge com N=4 supersimetrias usando-se uma teoria de cordas num espaço de anti-De Sitter. O regime de acoplamento forte da teoria de gauge corresponde ao regime de acoplamento fraco da teoria de cordas. Dessa forma, o setor não perturbativo da teoria de gauge pode ser explorado. É possível também estudar casos com menos supersimetrias. Uma vertente que tem crescido nos últimos anos é o estudo da QCD através da correspondência. Um resultado importante apareceu alguns meses atrás. Parece ser possível descrever algumas das características do comportamento do plasma de quarks e glúons detectados no RHIC utilizando-se a correspondência. Segundo Bee, o pessoal mais velho da área de física nuclear anda fazendo piadas sobre o pessoal de cordas. Era de se esperar! Leia também uma explição mais detalhada escrita pelo Lubos.

Ciência versus Religião

Via Cosmic Variance, um link para um artigo de Natalie Angier, autora de vários artigos sobre ciência. Até que ponto os cientistas devem afirmar que religião e ciência podem conviver harmoniosamente? Porque insistimos em ensinar na escola a evolução Darwiniana mas silenciamos quando ensinam que Jesus morreu e ressuscitou, ou que há vida após a morte, ou outras superstições do genero?

Ensino em turno integral mais perto.

Parece que agora a coisa vai. O senado aprovou o período escolar de 8 horas nas escolas de ensino fundamental. A notícia apareceu no Jornal da Ciência. Agora o projeto vai para a câmara onde deve ser aprovado sem problemas. Enfim, um passo positivo para melhorar a escola pública e que era esperado já há muito tempo. O lado negativo, é que os estados e municípios terão até 5 anos para se adaptar à lei. Teremos ainda mais uma leva de alunos mal preparados.

No Extra Dimensions Found (Yet)

The Washington group reports new data on possible modifications of the inverse square law for gravity. Using a torsion balance they tested Newton's gravity law between 9.53mm and 55μm and found no deviation. With the present knowledge for dark energy density, which gives a dark energy length scale of 56μm, the size of extra dimensions must be smaller than 44μm.

NASA Anunciará Descoberta da Energia Escura

Está programado para amanhã, dia 16, uma teleconferência entre a NASA e o Telescópio Espacial Hubble para anunciar a descoberta da energia escura como "an ever-present constituent of space for most of the universe's history"! Imagens sobre a pesquisa irão ao ar antes da conferência e podem ser acessadas aqui e o vídeo aqui. Deve ser lembrado que em agosto deste ano o Chandra X-Ray Observatory encontrou evidências fortíssimas mostrando a existência da matéria escura. O assunto foi comentado aqui e aqui. Vamos ver se as evidências são tão boas quanto as da matéria escura. (Via Backreaction).

UPDATE: Sean Carroll, um dos participantes da teleconferência escreveu um post. Parece que a energia escura é mesmo a constante cosmológica.

UPDATE: A análise de supernovas com z>1 traz evidências que a energia escura era constante no passado e é consistente com uma constante cosmológica. Leia o report no HST.

Gravitational Waves Detector in Brazil

Few people know that a gravitational waves detector is being built in Brasil. Its homepage is here. It is spherical what makes it directional. So it is not only possible to detect gravity waves but also to find out where it came from, something that LIGO can not do. It is working now mainly for calibration. It will be fully operational next year when all sensors will be installed. There is a nice article in Journal da USP but unfortunately it is in Portuguese.

Integrability in string theory

Just a link to a post by Lubos about a seminar on integrability given by Juan Maldacena.

Cordas e futebol!

Via Peter Woit, um jogo de futebol entre físicos de cordas e de laser em Santa Bárbara. O pessoal de cordas está invicto há 9 anos! Isso é uma forte evidência experimental de que cordas são melhores...

Christine Dantas Blog Shutdown

Christine explains why she stopped bloging in Physics Forum. It is really stressing to manage polemic themes. But I am very sad with her decision. It is very important to Brazil to have high level scientific discussions. Even if you disagree on what she says on LQG. It is very important for Brazilian students, which have no opportunity to go abroad and visit large scientific centers, to follow and to participate in discussions like the ones she was promoting. I sincerely hope she reconsiders his decision and come back. Brazil needs people like her which can spare time sharing his knowledge with other people.

Teoria de cordas na capa do Mais!

A capa do caderno Mais! da Folha de hoje é dedicado integralmente à teoria de cordas. O caderno traz uma resenha do livro de Lee Smolin feita por Flávio de Carvalho Serpa, Com a Corda no Pescoço; uma entrevista com Smolin, e Marcelo Gleiser também escreve sobre A Controvérsia das Supercordas. Para acessar estes links é necessário ser assinante da Folha. Amanhã o Jornal da Ciência deverá publicar esses textos com acesso aberto e eu colocarei os links apropriados.

A resenha de Flávio está boa. Ele me enviou o texto para que eu verificasse o jargão técnico e aproveitei para fazer alguns comentários. Um deles foi incorporado ao artigo. Provavelmente este é o primeiro texto num jornal brasileiro que comenta a polêmica criada por Peter Woit e Lee Smolin. Antes só era possível acompanhar a discussão pelos blogs em inglês. Em agosto, escrevi um post em português abordando este assunto.

Mas afinal, qual é a polêmica, quais suas causas, e porque chama tanta atenção? Primeiro é necessário conhecer os protagonistas. Peter Woit e Lee Smolin são bem conhecidos por suas críticas à teoria de cordas. O primeiro é um físico da Universidade de Columbia e mantém um blog, Not Even Wrong, onde costuma fazer suas críticas às cordas. Recentemente, lançou um livro com o mesmo título do blog, onde faz um histórico sobre a área de partículas elementares e cordas e apresenta suas opiniões controversas. Li uma versão preliminar do livro e não pretendo ler a versão final. A primeira parte é boa para quem já conhece partículas elementares mas muito árdua para um leigo ou um físico de outra área. A segunda parte, onde faz críticas à teoria de cordas, será comentada mais abaixo. Lee Smolin é físico do Perimeter Institute for Theoretical Physics no Canadá e trabalha na área de Loop Quantum Gravity (LQG), gravitação quântica de laços. É um promotor ativo de sua área e freqüentemente faz essa promoção às custas da teoria de cordas. Vários desses trabalhos em que menciona a teoria de cordas podem ser encontrados nos arXives. Recentemente, lançou o livro The Trouble with Physics, onde promove a LQG em detrimento das cordas. Não li seu livro e nem pretendo lê-lo. Pelos comentários disponíveis, parece ser uma coletânea organizada e mais detalhada de seus papers nos arXives.

É necessário salientar que as críticas à teoria de cordas não são de cunho científico. Primeiro, porque nem Woit e nem Smolin trabalham na área, e não tem condições de fazer críticas técnicas. Woit está no departamento de matemática na Universidade de Columbia porque na época de sua contratação dava-se preferência, nos departamentos de física, para aqueles que trabalhavam em cordas. Lee Smolin, como já mencionado acima, trabalha em LQG, uma proposta alternativa de quantizar a gravitação e que não incorpora o modelo padrão das partículas elementares. É uma teoria extremamente modesta quando comparado com a teoria de cordas. Deve ficar claro que não há nada de errado com a teoria de cordas quando vista como uma extensão do modelo padrão na qual a gravitação é incorporada de forma consistente. Suas previsões de que devam existir outras dimensões e outras simetrias, como a supersimetria, é algo que somente a experiência poderá decidir. Outras características da teoria de cordas, como a correspondência AdS/CFT, são extremamente bem vistas. Quais são as críticas, então?

Como a teoria de cordas fornece uma teoria quântica da gravitação podemos prever precisamente o que acontece numa experiência envolvendo espalhamento grávitons, o quantum do campo gravitacional. Nenhuma outra teoria consegue fazer isso. Entretanto, esse experimento não pode ser executado pois não existe nenhum acelerador de partículas que tenha energia suficiente para isso. Nem agora, nem no LHC, nem num futuro próximo. A existência de dimensões extras e supersimetria, necessárias para a teoria de cordas existir, podem ser comprovadas no LHC ou em outras experiências. Entretanto, outras teorias alternativas também podem ter dimensões extras ou supersimetria. A teoria de cordas ainda não está suficientemente desenvolvida para dizer que tipo de dimensão extra ou que tipo de supersimetria deve existir. De fato, essa é uma característica da teoria de cordas em seu estágio atual. Ela ainda não está madura o suficiente para fazer previsões específicas. Muita gente tem procurado encontrar tais previsões e essa é uma das áreas mais ativas em cordas. Essa é uma das críticas à teoria de cordas contida nos livros. A área tem mais de 30 anos, não foi comprovada experimentalmente, e não consegue fazer uma previsão específica. E daí? E se precisarmos de mais 30 anos para obter uma previsão? Ou de um século para encontrarmos uma evidência experimental? Quem acha que isso é tempo demais abandona a área. Quem acha que vale a pena, continua trabalhando. E o que tem acontecido é que a grande maioria continua trabalhando, para desespero das áreas alternativas. Afinal, se a teoria de cordas for a teoria existente na natureza, não importa o tempo dedicado para sua compreensão. No final, valerá a pena. Vejo apenas uma possibilidade da área ser abandonada: se for encontrado um sério problema técnico que mostre sua inconsistência. Muita gente tem procurado por tais inconsistências e, por incrível que pareça, a teoria sempre se sai bem.

Outra crítica recente é a incorporação, por alguns físicos, do princípio antrópico. A teoria de cordas não está suficientemente desenvolvida para prever qual o modelo de baixas energias que deveríamos encontrar em quatro dimensões. Hoje em dia encontra-se um número absurdamente grande de tais teorias. Alguns lançam mão do princípio antrópico para justificar porque devemos selecionar apenas aquelas teorias que permitem o desenvolvimento de vida inteligente como a conhecemos. Realmente, essa é uma atitude desesperada. Isso é conseqüência da esperança antiga de que a teoria de cordas tivesse apenas uma solução para baixas energias, o nosso universo. Pode ser que a teoria não seja capaz da fazer uma previsão única. Simplesmente não sabemos de ela pode fazer tal previsão ou não. Se for capaz, ótimo. Se não for capaz, ela terá o mesmo status das outras teorias que conhecemos, teremos que especificar condições iniciais que selecionem nosso universo. Não há nada de errado com isso! Simplesmente mostraria que as pretensões iniciais eram por demais audaciosas. Isto certamente não é um motivo sério para abandonar a teoria de cordas.

Lee Smolin tem um argumento mais sutil para suas críticas. Para estudar os efeitos da teoria de cordas é necessário dizer, em primeiro lugar, em que espaço a corda vive. Podemos começar com um espaço plano, por exemplo. A quantização da corda fechada nos diz que ela produz uma força gravitacional. Isso significa que o espaço inicialmente plano fica curvo pela presença da corda fechada. Podemos agora dar um passo adiante e considerar a corda nesse novo espaço curvo e encontrar os efeitos da corda nele e assim sucessivamente. Só podemos estudar a corda num espaço dado antecipadamente. Isso vale para outros campos além da gravitação, que juntos são genericamente chamados de campos de fundo. Portanto, a quantização da corda só pode ser efetuada quando esses campos de fundo são conhecidos. Smolin defende uma teoria de gravitação quântica que não necessita campos de fundo. O pessoal de cordas também procura por uma versão da teoria de cordas que seja independente dos campos de fundo, a chamada teoria de campos de cordas. A teoria de gravitação que Smolin defende aparentemente tem essa propriedade. Entretanto, não se sabe se ela fornece a relatividade geral no limite clássico. Além disso, ela não fixa o número de dimensões em que pode ser formulada e nem precisa de matéria, a teoria seria consistente num universo em que existisse apenas a gravitação e em qualquer número de dimensões. Uma teoria bastante pobre. Para outros sérios problemas veja este post de L. Motl. A teoria de cordas, por sua vez, contém a relatividade geral, só pode ser formulada em 10 dimensões e precisa de matéria. Outro problema da LQG é que o procedimento de quantização não é convencional. Isto é discutido por Aaron Bergman e a situação é resumido num post que escrevi em agosto deste ano. A teoria de LQG tem, portanto, sérios problemas. Talvez isso explique a dificuldade que tem sido encontrada na busca de uma teoria de cordas independente de campos de fundo. É importante ressaltar que as críticas que o pessoal de cordas faz a LQG são estritamente técnicas. Infelizmente o contrário não é verdade.

Entretanto, a LQG tem um certo charme para os desavisados. Isso ocorre porque é muito difícil ingressar na área de cordas. Ela é um enorme cipoal sem começo nem fim. Só com muito esforço e determinação é possível compreender e trabalhar em cordas. Já a LQG tem um ponto de partida bem definido, como num livro texto, e muitos consideram muito mais fácil estudar LQG do que cordas. Isso está discutido noutro post de minha autoria de agosto deste ano.

A principal crítica encontrada nos livros, entretanto, é de cunho, poderíamos dizer, sociológico. Ambos os livros denunciam que há uma conspiração nos departamentos de física devido à preferência dada na contratação de pesquisadores de cordas. Não se trata disso. Afinal, a teoria de cordas é a única extensão das teorias que conhecemos atualmente e que permite a quantização da gravitação. Isso é um grande feito. Apesar de ter mais de 30 anos ainda não é uma teoria acabada pois não conhecemos seus fundamentos. Por isso tem tanta gente trabalhando em cordas. Deve ser lembrado que Einstein demorou 10 anos para formular a relatividade geral e não há nenhum Einstein atualmente. É muito ingênuo acreditar que um número tão grande de pesquisadores dedicaria anos de sua carreira para estudar algo que definitivamente não teria qualquer conexão com a natureza. Poucos estudantes escolhem a LQG devido aos problemas que mencionei acima. Os estudantes mais brilhantes escolhem teoria de cordas devido aos resultados já obtidos até aqui.

A resenha de Flávio dá a impressão de que existe uma guerra nos bastidores da física. Isso não é verdade. Poucos físicos de cordas dão atenção às críticas de Woit e de Smolin. Se ambos fizessem críticas técnicas aí sim seriam levados em conta. Quando Smolin afirma que a física ficou estagnada por tinta anos, mesmo que esteja se referindo apenas à área de partículas elementares, sabemos que não é verdade. Enormes avanços foram feitos durante esse período. O que acontece é que nesta era da informação os blogs amplificam em muito a repercussão de comentários que em outras épocas passariam despercebidos. Como dito anteriormente, Peter Woit tem um blog onde atrai, com suas críticas, um sem número de pessoas sem qualificação para falar sobre a teoria de cordas. Todos eles têm a oportunidade de criticar algo que não conhecem. Por outro lado, Lubos Motl, professor de física de Harvard, tem um blog, o Reference Frame, onde defende ardentemente a teoria de cordas e ataca com igual ardor a LQG. Outro blog menos conhecido, é o The String Coffee Table onde as discussões são mais técnicas e a participação de pessoas não qualificadas é bem menor. No final da contas, tudo isso é positivo para a ciência. O que mantém a ciência em seu curso são as críticas de seus pares, sejam elas bem fundamentadas ou não. Claro que as críticas técnicas, feitos por especialistas, sempre merecem mais atenção do que aquelas de cunho mais geral ou de fundo sociológico, assunto sobre o qual já discorri anteriormente.

É bastante salutar acompanhar esta discussão nos blogs de Woit e Motl, apesar dos ataques pessoais de ambos os lados. A teoria de cordas só tem a ganhar com isso. E para terminar, é bom lembrar as palavras de Brian Greene, autor do Universo Elegante: O rigor matemático e a elegância não bastam para demonstrar a relevância de uma teoria. Para ser considerada uma descrição correta do universo, uma teoria deve fazer previsões confirmadas por experimentos. Por isso mesmo tem muita gente de olho numa possibilidade de testar experimentalmente a teoria de cordas. É um Nobel na certa!

UPDATE: Conforme prometido, seguem os links para o Jornal da Ciência: a resenha e a entrevista com Lee Smolin e o artigo de Marcelo Gleiser.

Finiteness of N=8 Supergravity?

Green, Russo and Vanhove have just posted a paper saying that N=8 supergravity has only logarithmic divergences and it could be UV finite. They use 11D supergravity and dualities inherited from M-theory. Lubos Motl has a long post on the subject with a good review on the loop results in supergravity. As he correctly points out, if N=8 supergravity is perturbatively renormalizable or even finite then we must include also the nonperturbative sector. He then claims that including the extended objects of the nonperturbative sector would inexorably lead do string/M-theory. A very nice argument !!!

AdS/CFT e a holografia de Rehren

Alguns anos atrás Rehren mostrou uma conexão entre duas teorias quânticas de campos, uma definida no espaço de anti-De Sitter (AdS) e outra na borda de AdS. Muitos imaginaram que tratava-se de uma "prova" da conjectura de Maldacena, que afirma que uma teoria de cordas em AdS é equivalente a uma teoria quântica de campos conforme na borda de AdS. O trabalho de Rehren trata da equivalência entre teoria de campos, enquanto a conjectura AdS/CFT afirma que os campos em AdS atuam como fontes da teoria conforme na borda. Uma proposta muito mais complicada do que aquela analisada por Rehren. Apesar de serem propostas completamente distintas, houve tentativas de usar os resultados de Rehren para lançar dúvidas sobre a validade da correspondência AdS/CFT. Sem sucesso, é claro!

Hoje apareceu um poster muito bom de Jacques Distler discutindo o trabalho de Rehren. Ele aponta que a teoria de Rehren na borda tem sérios problemas pois na verdade não se trata de uma teoria quântica de campos satisfazendo os axiomas usuais. Nos comentários, Lubos Motl apresenta uma versão bastante simplista do trabalho de Rehren e menciona uma troca de correspondência com Rehren, em que este último confirma a validade da visão simplista!

UPDATE: Jackes Distler tem outro post sobre o assunto e Lubos Motl também. Discutem um tema bastante importante: o rigor matemático não deve ser confundido com o rigor em física. Apesar do teorema de Rehren ser matematicamente consistente ele não diz nada sobre a teoria de campos da borda pois lá não há uma teoria de campos no sentido usual.

Brazilian Physical Society: 40 years

On October 2 and 3 the Brazilian Physical Society promoted a meeting to celebrate its 40th birthday. Several talks were presented showing that Brazilian physicists work almost in all areas of physics. It is a great development of the area since serious research started in Brazil just before World War II. During the presentations it became clear that many groups were very keen to show that their research could produce applications for the Brazilian industry development. Sometimes this connection was really forced. This is a result of the research agencies policies supporting applied sciences. Brazil needs to do more applied science. No doubt about that. But in the last years this has been done in detriment of basic research. Federal agencies have been supporting applied research in many key areas but they are not paying attention to the needs of research in basic sciences.

It was really interesting that on October 3, the last day of the meeting, the Nobel prize was awarded to the COBE satellite people. A work in basic science got the prize. I gave a talk on string theory and I mentioned the Nobel prize during my talk. I also said loudly that research in high energy physics and string theory is basic research and as such it should be understood, not for its applications. I hope the message was clear.

At the end of the meeting a round table to discuss the "Physics for Brazil" was held. Four physicists working in research agencies were invited. One of them, the Minister of Science and Technology, which is also a physicist, did not show up and sent a representative. Just one of them, the Scientific Director of FAPESP, the Sao Paulo State research agency, said clearly that basic and applied sciences are equally important. The others just pressed that applied physics is important for the Brazilian development.

I hope that the federal research agencies wake up from this dream. It is not possible to develop applied sciences without a solid foundation in basic research. We need both of them strong and healthy.

Pictures from Mars

These pictures taken from the Mars Reconnaissance Orbiter are fantastic!!!

In the first you have a global view of the Victoria Crater and the position of the Opportunity rover. In the second you can see the rover itself and the tracks it left when approaching the crater!!!

Novamente, a qualidade do ensino

O FMI e o Banco Mundial produziram um estudo comparativo sobre a educação entre países emergentes. O Brasil teve a pior avaliação. Constataram algo que sabemos muito bem: a educação básica é tão deficiente que a maioria dos estudantes não tem a formação mínima para operar equipamentos com leitura digital ou equipamentos informatizados que necessitem de um conhecimento mínimo de matemática. Esse foi o assunto de um editorial do Estadão de hoje. Para garantir que a situação permaneça assim, o ministério da educação publicou uma portaria que praticamente acaba com os cursos normais de nível superior. Ao invés de prepararmos melhor nossos professores do ensino fundamental damos um passo para trás. Os comentários de Eunice Durham sobre a portaria podem ser lidos aqui. É provável que essa portaria seja revogada mas é uma pena ter que reconhecer que tem gente lutando contra a qualidade do ensino, e o pior, gente dentro da própria escola!

O Prêmio Nobel de Física de 2006

Este ano o prêmio Nobel de física foi concedido para John Mather, do Centro Espacial de Goddard da NASA, e George Smoot, da Universidade da Califórnia em Berkeley, pelo trabalho de ambos no satélite COBE (Cosmic Background Explorer) que mediu a radiação cósmica de fundo.

COBE

Uma das previsões da cosmologia baseada no Big Bang é que logo após a explosão inicial o universo era constituído de um plasma muito quente de fótons, eletrons e bárions. Os fótons interagiam constantemente com o plasma. A medida que o universo expandia-se o plasma esfriava até permitir que os eletrons se combinassem com os prótons formando átomos de hidrogênio. Isso aconteceu a cerca de 380 mil anos após o big bang quando a temperatura do universo era de cerca de 3.000 K. Então, na ausência do plasma, os fótons começaram a viajar livremente pelo espaço, esfriando a medida que o universo expandia-se até atingir a temperatura atual de 2,725 K. Esses fótons remanscentes daquela época formam a chamada radiação cósmica de fundo. A previsão do modêlo do big bang é que essa radiação é quase perfeitamente isotrópica e apresenta o mesmo espectro de um corpo negro. As pequenas anisotropias são causadas por diversos fatores e o estudo das mesmas leva a determinação dos vários parâmetros do modêlo do big bang.

Essa radiação foi detectada pela primeira por Arno Penzias e Robert Wilson em 1960 e eles ganharam o prêmio Nobel por essa descoberta. O satélite COBE, lançado em 1998, mediu a radiação cósmica de fundo e obteve uma concordância impressionante com a radiação do corpo negro. As pequenas anisotropias também foram medidas e resultam no famoso mapa do COBE.

Esse prêmio Nobel também tem um valor simbólico muito forte. A cosmologia experimental, antes da década de 90, não era levada muito a sério devido as grandes incertezas observacionais. A mudança do valor constante de Hubble a cada nova medida era tão grande que se costumava dizer que era a constante da física que mais variava com o tempo. A partir do COBE a cosmologia entrou numa outra era, de medidas extremamente precisas, que mostraram, e ainda mostram, um universo cheio de surpresas. Hoje em dia a cosmologia experimental é respeitada por todas as áreas. Esse progresso continua até hoje e para verificar isso basta comparar o mapa de anisotropias do WMAP, o satélite sucessor do COBE lançado em 2002.

WMAP

Mais notícias do prêmio Nobel podem ser encontradas aqui e aqui (em portugues), e aqui e aqui (em ingles).

System of units and coordinates

There is nice post by John Baez on system of units and coordinates:

"... systems of units are like coordinates. They’re both systems of arbitrary choices that let us describe reality using numbers. In both cases, we’re ultimately interested in learning things that don’t depend on these arbitrary choices."

The discussion is quite good and interesting.

Brazilian Meeting in Particles and Fields

This year the Brazilian Meeting in Particles and Fields was held in Águas de Lindóia, a small town near São Paulo. Every year we have a meeting of experimental and theoretical physicists working in high energy physics and field theory in Brazil. The audience is very broad. There are plenary talks which are supposed to be non technical and also more technical parallel talks, besides short oral presentations and panels. Approximately 300 physicists and students were present. The program can be found here. Wireless was available but the connection was poor. On Monday we spent almost all day without internet but in the following days the situation got better.

The meeting started on Sunday night when David Gross was awarded with the title of Doctor Honoris Causa given by the São Paulo State University. He gave a talk, The Future of Physics, where he discussed his favorite 25 problems. It seemed to be an updated version of the talk he delivered during the celebration of the 25 years of the KITP two years ago.

On Monday there were two good talks, one about cosmic inflation by Viatcheslav Mukhanov and another on astroparticle physics given by Angela Olinto. Angela is a Brazilian physicist and the chair of the Department of Astronomy and Astrophysics at Chicago University. She also works in the Auger Observatory, the biggest cosmic ray laboratory now in operation. Then Nathan Berkovits gave a parallel talk on string amplitudes. It is always difficult to talk on technical stuff to a large audience.

In the evening we had a round table on the anthropic principle. Originally Susskind had been invited and it seemed natural to have such a round table. But then he cancelled his participation and the round table was kept in the program. It was something surreal. Nobody in the table was in favor of the anthropic principle. Hitoshi Murayama presented some points pro the anthropic principle and then everybody, including Murayama , talked against it.

On Tuesday we had a very good talk on the physics beyond the standard model given by Murayama. He presented many usual topics like the hierarchy problem from a new perspective. In the afternoon Burt Ovrut talked on the heterotic string, the standard model and cosmology. Again, too technical and it was very hard to follow him.

On Wednesday we had an experimental plenary talk given by Guenakh Mitselmakher on the LHC. It seems they will start to collect data only in the spring of 2008. In the afternoon David Gross gave a talk on string theory, The Coming Revolutions in Fundamental Physics. I think it is the first time the experimentalists in Brazil have been subject to such an exposition of string theory. It must have been frightening to them but I have to talk to some of them to find out.

There were many short oral and panel presentations. My feeling is that there was more work done in string theory than last year. This is good news.

The talks are already available in the homepage.

O universo elegante na Google video

No Google video voce pode encontrar uma versão reduzida da série de tres filmes O Universo Elegante, de B. Greene. No site da PBS a série está disponível em vários capítulos. No Google video a série foi compactada em tres episódios:

Einstein's Dream

Strings the Thing

Welcome to the 11th Dimension

Banda larga é realmente necessária. (Via blog do L. Motl)

Last solar eclipse in 2006

It starts tomorrow, Friday 22, at 9:48 GMT (6:48 in Brazil). It is an annular eclipse which will be seen in South America, Caribbe, western Africa and Antarctica. Maps and more details can be found at NASA. Wake up early!!!

Lorentz invariance in good health

A new test of Lorentz invariance was announced in gr-qc/0609072. Two cylindrical sapphire microwave resonators, which are perpendicular to each other, are set in rotation. Standing waves are set up in the resonators and if the velocity of light is not isotropic there will be a change in the frequency difference as the resonators rotate. This experiment was performed before but now more than one year of data was accumulated improving earlier results by a factor of 10. Lorentz invariance is still up.

O retrocesso do IFUSP

Desde sua fundação, o Instituto de Física da USP sempre teve um papel de destaque na formação dos físicos brasileiros. A qualidade de seus cursos é indiscutível e tem reconhecimento internacional. Um dos diversos elementos responsáveis por esse sucesso é a atribuição de uma turma por docente em cada período letivo, o mesmo padrão de carga didática encontrado nas melhores universidades do mundo. Isto garante aos docentes condições de preparar adequadamente suas aulas, prestar atendimento aos alunos fora do horário de aulas e manter suas atividades de pesquisa, de forma a manter-se atualizado e poder ministrar aulas de qualidade. É claro que qualquer docente pode arcar com uma carga didática maior sabendo, de antemão, que a excelência de suas aulas será reduzida à medida que suas horas de aula aumentarem. É exatamente isto que distingue as melhores universidades, a tradição de combinar docência de alta qualidade e pesquisa de alto padrão. É assim no mundo inteiro e assim tem sido no IFUSP até o presente.

A imposição do mínimo de oito horas de aula semanais pela LDB trouxe um grande problema para os institutos e departamentos de física das universidades federais que tradicionalmente atribuíam uma turma por docente. Como conseqüência, um docente deve, em geral, ministrar aulas para mais de uma turma, indo na contra-mão da tendência universal do ensino de qualidade. As universidades federais tentaram, então, encontrar meios de acomodar-se a LDB e ao mesmo tempo manter o padrão de qualidade de suas instituições, procurando manter, na medida do possível, a carga didática de um curso por docente. A grande maioria encontrou saídas engenhosas para o problema trazido pela LDB e tiveram sucesso nessa empreitada.

Na Universidade de São Paulo, por outro lado, o mínimo exigido são seis horas de aulas semanais. O IFUSP, por sua vez, sempre ignorou essa norma e continuou mantendo a carga tradicional de uma turma por docente, quer com seis, quer com quatro horas semanais, garantindo a qualidade de seus cursos. Infelizmente, essa situação pode mudar. Devido ao número reduzido de professores que existem atualmente e devido ao número excessivo de disciplinas, há um movimento articulado para quebrar essa tradição de qualidade. Ao invés dos dirigentes do instituto usarem o fato de não ser possível cumprir a carga didática mantendo o seu padrão de excelência usual, argumentos poderosos para justificar a contratação de novos docentes, preferem seguir uma linha legalista. Querem simplesmente fazer cumprir a exigência das seis horas semanais, atribuindo para alguns docentes duas turmas no mesmo semestre. Mesmo que tal medida dure um tempo determinado, como proposto, acarretará, sem dúvida, uma queda no nível do ensino do instituto. Obviamente, a maior parte dos docentes preocupados com a qualidade do ensino não apóia tal medida. Surpreendentemente, vários docentes ligados à área de ensino são os maiores partidários dessa proposta perniciosa. Apóiam uma decisão que vai causar prejuízo à qualidade dos cursos ministrados no IFUSP indo de encontro aos propalados ideais de lutar pela melhoria da qualidade do ensino em todos os níveis.

A decisão será tomada em breve. Vamos esperar que os responsáveis tenham discernimento suficiente para manter a qualidade do curso de física mais tradicional do Brasil. Enquanto as universidades federais lutam contra forças que tentam minar a qualidade de suas atividades, o IFUSP, sem nenhuma pressão externa, abre mão gratuitamente de uma de suas mais poderosas prerrogativas, a qualidade do ensino.

O simples fato de que tal proposta tenha chegado ao ponto em que chegou caracteriza um grande retrocesso do IFUSP. Isto não é um fato isolado, mas a expressão mais veemente da decadência que o instituto vem sofrendo em sua história recente. Só resta aguardar uma mobilização daqueles comprometidos com o elevado nível de excelência que sempre caracterizou o IFUSP, a fim de manter seu rumo na direção do ensino de qualidade e da pesquisa de alto nível. Esta ainda é a melhor forma de servimos a sociedade que nos patrocina.

Palestra de revisão

No ano passado dei uma palestra de revisão sobre teoria de campos no Encontro Nacional de Partículas e Campos. Escrevi um resumo do que apresentei para os proceedings mas o manuscrito foi devolvido pois querem que esteja escrito em ingles. Para não perder o que escrevi em portugues vou deixar uma cópia aqui. Note que se trata de uma visão pessoal da área.

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PALESTRA DE REVISÃO DE TEORIA DE CAMPOS

No Encontro de 2003 a palestra de revisão foi apresentada por Dionísio Bazeia Filho da UFPb. Ele fez uma comparação, bastante interessante e necessária, entre o número de trabalhos em teoria de campos apresentados naquela reunião, dividido por sub-áreas, e o número de trabalhos publicados nos arXives nessas mesmas sub-áreas. Grandes distorções foram detectadas. A maior parte dos trabalhos apresentados, 15%, eram em teoria de campos aplicado à matéria condensada enquanto nos arXives essa proporção é de apenas 1%. A área mais ativa, teoria de cordas, com 25% nos arXives, correspondia apenas à 8% dos trabalhos apresentados no encontro.

Não pretendo atualizar essa tabela. Dois anos é muito pouco tempo para que haja mudanças significativas. Porém, acho interessante comparar o que se faz no resto do mundo com o que se faz no Brasil.

No exterior, a área de teoria de campos é hoje dominada pelos pesquisadores de teoria de cordas. Entretanto, existe no Brasil uma grande comunidade que se dedica ao estudo da teoria de campos sem se preocupar com a teoria de cordas. Isso representa um aspecto preocupante pois falta modernidade aos pesquisadores que alheiam-se aos avanços produzidos pela teoria de cordas.

Os aspectos perturbativos da teoria de campos estão completamente compreendidos, quer em quatro, quer em duas dimensões. Infelizmente, ainda existe no Brasil um número considerável de pesquisadores que continuam nessa área. A única linha que ainda necessita pesquisa é o cálculo de amplitudes de espalhamento, principalmente nas teorias de gauge não abelianas. Técnicas que permitam o cálculo de amplitudes para muitas partículas ou envolvendo vários loops ainda estão em desenvolvimento. Técnicas de teoria de cordas estão sendo extremamente úteis.

O grande problema real na teoria de campos é a compreensão do setor não perturbativo. O cálculo do espectro das teorias de gauge não abelianas, a demonstração do confinamento da QCD, o problema das cópias de Gribov, o estudo das dualidades, a expansão 1/N e cálculos na rêde, são os tópicos mais importantes. Felizmente, vários grupos brasileiros ocupam-se desses problemas.

Outro tema já bastante difundido no Brasil é o estudo de teoria de campos não comutativa. Existem vários grupos trabalhando em diversos aspectos dessas teorias distribuídos pelo Brasil. Também importante é a teoria de campos em espaços curvos. Alguns grupos brasileiros tem interesse nesse tópico. A teoria de campos à temperatura finita também é outra linha em que temos vários grupos, porém não há grande movimentação nessa área no exterior. As aplicações à matéria condensada é outra linha nessa mesma situação. Já o estudo do efeito Casimir e o uso de condições de contôrno em teoria de campos representam linhas com grande número de brasileiros envolvidos e que também tem tido grande desenvolvimento no exterior.

Uma parcela significativa da comunidade dedica-se ao estudo da integrabilidade em teoria de campos, principalmente em duas dimensões. Deve-se chamar a atenção para o fato de que hoje em dia há indícios de que a teoria de campos maximalmente supersimétrica é integrável. Há, também, uma forte conexão com a integrabilidade da teoria de cordas em determinados backgrounds. Infelizmente, não há ninguém no Brasil desenvolvendo essa linha.

Uma nova área aberta pela teoria de cordas e pela loop quantum gravity é a chamada violação de Lorentz na teoria de campos. Na verdade, não se trata da violação da simetria de Lorentz, mas no estudo da teoria de campos quando algum vetor ou tensor adquire um valor esperado no vácuo. Trata-se de uma área em expansão e que atrai algumas poucas pessoas no Brasil.

Sem dúvida a teoria de cordas representa o próximo passo a ser desenvolvido após o sucesso da teoria de campos . Entretanto, o número de pesquisadores brasileiros nessa área ainda é extremamente reduzido. Trata-se de uma área dinâmica e extremamente competitiva e talvez isso explique o retraimento de nossa comunidade. O cálculo de amplitudes é uma das poucas áreas desenvolvidas no Brasil. Teoria de campos de cordas, modêlos matriciais e teoria de cordas topológicas são linhas inexistentes no Brasil mas de grande atividade no exterior. A fenomenologia de cordas, e principalmente o estudo da landscape, são outras linhas de grande atividade no exterior e só agora alguns pesquisadores brasileiros começam a tomar interesse. As diversas cosmologias baseadas na teoria de cordas, como braneworlds, Randall-Sundrum, dimensões extras e ações efetivas da teoria de cordas envolvem alguns grupos brasileiros e parece que aos poucos tais grupos estão se consolidando.

Entretanto, a grande movimentação que ocorre hoje em dia na área é devido à correspondência AdS/CFT, ou mais genericamente, a correspondência gravitação/teoria de gauge. O cálculo do espectro em teorias de gauge envolve alguns pesquisadores brasileiros. Como mencionado anteriormente, a linha que está em crescimento, entretanto, é a do estudo da integrabilidade dos dois lados da correspondência. Infelizmente essa é uma linha que ainda não é desenvolvida no Brasil.

Espero ter traçado um perfil dos trabalhos apresentados neste encontro, comparando-os com as linhas mais importantes que estão sendo desenvolvidas no exterior. Temos muitos grupos envolvidos nessas linhas mais dinâmicas mas ainda temos um número significativo de pesquisadores trabalhando em assuntos não tão importantes. Espero que a médio prazo esse quadro possa ser modificado de maneira positiva e possamos estar contribuindo para a solução dos grandes problemas de nossa área.

Apenas algumas referências básicas foram supridas.

Geometria versus algebra

No início do século XX um grupo de matemáticos franceses, escrevendo sob o pseudônimo de Nicolas Bourbakis, pretendia reescrever a matemática abominando todos os conceitos geométricos e enfatizando apenas os aspectos algébricos. Aos poucos a moda foi pegando e chegou inclusive ao Brasil, quando na década de 70 as escolas eram obrigadas a ensinar teoria de conjuntos para os alunos da atual quinta série. Essa situação foi revertida por Donald Coxeter graças aos seus trabalhos que enfatizavam o aspecto geométrico e mostravam como estavam relacionados com a álgebra. O artista M. C. Escher, conhecido pelos seus trabalhos geométricos, era amigo de Coxeter. Suas obras, principalmente aquelas relacionadas ao infinito, foram inspiradas pelo amigo matemático. Hoje em dia, a física moderna, assim como a teoria de cordas, deve muito aos inúmeros conceitos geométricos que a matemática moderna desenvolveu. Sempre vai haver uma disputa entre os geometras e os algébricos, e como sempre, deve-se aproveitar o que há de melhor em cada um dos lados. No Brasil, há ainda quem defenda o modo puramente algébrico e tais pessoas não devem ser levadas a sério. L. Motl aponta um artigo bastante interessante sobre Coxeter no Boston Globe. É necessário registrar-se gratuitamente no site.

Compromisso Todos pela Educação

Um grupo de 180 pessoas, incluindo empresários, educadores e representantes do poder público, lançam, hoje, em São Paulo, o movimento Compromisso Todos pela Educação. Nele participam o Ministério da Educação, secretários estaduais e municipais e instituições como Itaú Cultural, Instituto Pão de Açúcar, Fundação Bradesco, Instituto Ayrton Senna, Fundação Roberto Marinho e Grupo Gerdau. O objetivo é melhorar a qualidade da educação brasileira com cinco metas a serem atingidas até 2022:

1. Toda criança e jovem de 4 a 17 anos estará na escola.
2. Toda criança de 8 anos saberá ler e escrever.
3. Todo aluno aprenderá o que é apropriado para sua série.
4. Todos os alunos vão concluir o ensino fundamental e o médio.
5. O investimento na educação básica será garantido e bem gerido.

Para conscientizar a população, o Todos pela Educação vai fazer inserções na mídia do país inteiro, mostrando essas metas. Os participantes privados deverão fazer ações individuais. Bancos, por exemplo, poderão colocar material informativo em suas agências. O movimento pretende reverter indicadores como a escolaridade média de 4,9 anos no país (comparado com 8,8 na Argentina) e o número de jovens fora da escola (809 mil entre 7 e 14 anos). Para isso será necessário aumento do orçamento para a educação em todos os níveis do governo.

Obviamente esse é um programa que todos os candidatos a presidente deveriam apoiar. Todos os candidatos afirmam que a educação é importante, entretanto, apenas um deles, Cristovam Buarque, proclama que a educação é a única forma de mudar a cara do Brasil. E ele está certo. Infelizmente não vai ser eleito e mesmo que fosse a elite o impediria da fazer mudanças bruscas na educação. Porisso não tem outro jeito. Temos que ir a passos de tartaruga, apoiando movimentos como o Compromisso Todos pela Educação, e esperando que ele não morra no berço.

Dois artigos comentam o movimento na Folha. Eles estão aqui e aqui. Infelizmente, é necessário ser assinante.

UPDATE: Leia um dos os artigos mencionados no Jornal da Ciência aqui. Uma reportagem está também aqui.

UPDATE: Existe um site para o movimento.

Gravitational waves and cosmic magnetic fields

One more report from LIGO collaboration came up saying that no stochastic background gravitational waves were detected in the fourth science run. It is expected the existence of a background of gravitational waves, due to a large number of unresolved sources, coming from all directions in the sky. There are constraints on the spectrum of such waves coming from CMB, millisecond pulsars and other resonant detectors. It seems LIGO is sensitive enough to probe some models, like cosmic strings and pre-big bang models, for stochastic background gravitational waves. Unfortunatly no positive results were found.

Another interesting article appeared in New Scientist (subscription required) telling the history of the cosmic magnetic field. There is an intergalactic magnetic field whose origin is unknown. The known mechanisms to produce magnetic fields can not explain them. One possibility is that they were created long ago possibly during the inflation period . If this is true this primordial magnetic fields could provide a lot of information about the early universe. As it is explained in the article some experiments are now being set up to study this cosmic magnetic fields.

Loop quantum gravity: a resposta

Em 2004 Helling e Policastro, que trabalham em cordas, analisaram criticamente a técnica de quantização utilizada pelos pesquisadores de loop quantum gravity. Mostraram que se aplicarmos a técnica ao oscilador harmônico não obtemos os resultados usuais da mecânica quântica. No ano passado apareceu um paper de Nicolai, Peeters e Zamaklar sobre loop quantum gravity. Esses autores também trabalham em teoria de cordas e estudaram os papers de loop quantum gravity encontrando sérios problemas. Um deles, por exemplo, é o fato de haver algo parecido com a não-renormalizabilidade da relatividade geral, quando se torna necessário adicionar um número infinito de novos termos à teoria original. Este ano, apareceu um novo paper, desta vez de Nicolai e Peeters com críticas ao modêlo de spin foam na loop quantum gravity. Estes resultados foram apresentados na Eurostrings'06, um seminário de loop quantum gravity numa reunião de cordas!

Hoje, apareceu uma resposta à essas críticas num paper de Thiemann. Imediatamente Helling rejeitou a resposta de Thiemann em seu blog e a coisa ficou feia indo ao nível do oscilador harmônico. Lubos aproveitou a oportunidade e já escreveu seu post. Há uma parte interessante onde menciona a história de Feynman e a teoria de tudo e como Thiemann tenta usar isso em seu paper.

UPDATE: Aaron Bergman escreveu um post onde detalha o tratamento do oscilador harmônico usando a proposta de Thiemann. Num outro post ele inicia uma discussão sobre o vínculo mestre usado pelo pessoal de LQG. No blog da Christine Dantas também há um espaço para a discussão do paper.

Matéria Escura

A descoberta espetacular da existência da matéria escura ocorrida na semana passada leva agora a uma nova questão. O que é a matéria escura? Existem vários candidatos e um post de Mark Trodden traz uma discussão muito boa. Como sempre, a Wikipedia também tem um bom artigo sobre o assunto.

The Tao of Mathematics

Terence Tao, aged 31, professor of mathematics at UCLA, got this year Fields Medal. He gave a long interview available in a press release of UCLA News. There he gives the recipe for success. Quantum Pontiff selected the main parts of the interview where he explains how to do research.

Fields Medal

Via Scott Aaronson, the winners of the Fields Medal are Andrei Okounkov, Grigory Perelman, Terence Tao and Wendelin Werner. The Nevanlinna Prize goes to Jon Kleinberg and the Gauss Prize to Kiyoshi Itô. The press release can be found here. It seems that Perelman declined the prize. There is an article in the Telegraph and in BBC News claiming that he can not afford the trip to collect the award. Peter Woit has some references to the works done by the winners. Lubos also has a post.

Dark matter is out there

The press conference to announce the discover of dark matter has just happened. You can read the news release and look at some pictures. Sean Carroll has a very detailed post about it. It seems now that MOND is dead. Long live dark matter.

Debate sobre a teoria de cordas

A teoria de cordas vem sendo duramente criticada, já por algum tempo, por diversos motivos. Isso levou à publicação de dois livros, um de Peter Woit, com o título "Not Even Wrong", o mesmo título de seu blog, e mais recentemente um novo livro apareceu, de Lee Smolin, chamado " The Trouble with Physics". Li uma versão preliminar do livro do Woit e ainda não vi o livro do Smolin.

É claro que esses livros levaram a um debate acalorado nos blogs. Muitos comentários foram feitos, a grande maioria de forma pessoal, o que não considero muito útil. Entretanto, Aaron Bergman recebeu o livro de Woit para uma resenha e o que ele escreveu é bastante equilibrado. Apesar de trabalhar em teoria de cordas, Bergman faz um balanço da área, e reconhece tanto os pontos positivos quanto os negativos. A resenha pode ser encontrada aqui. A resposta de Peter aos comentários de Bergman podem ser encontrados aqui.

A publicação desses livros levou a discussão para o grande público. Isso fez com que a NPR, National Public Radio, uma rede de rádio não comercial americana, promovesse um debate entre Lee Smolin e Brian Greene. A discussão é muito boa. Clique em "listen" para ouvir o debate. Lubos Motl fez um resumo do debate de forma tendenciosa, como sempre . Entretanto, ele escreveu um post bastante interessante sobre uma forma figurada que o Lee Smolin usou durante a entrevista. Lee comparou a busca de uma teoria quântica da gravitação com a escalada da montanha mais alta que existe. Só que ele se esqueceu que o caminho para a atingir o topo é para cima.

O fato da teoria de cordas estar sendo criticada por tantos anos e ainda assim conseguir atrair os estudantes mais talentosos e fazer com que o número de pesquisadores na área continue a crescer é bastante curioso. De fato, é preciso trabalhar em cordas para compreender o que acontece. Entrar na área é difícil pois não há um roteiro bem definido. Para estudar loop quantum gravity tudo o que se precisa saber é relatividade geral, mecânica Hamiltoniana e teoria quântica de campos. Isso é o básico. Em teoria de cordas o básico não é tão claro. Voce deve saber relatividade geral e teoria quântica de campos, mas dependendo do rumo que voce quer tomar, precisa saber também teoria de campos conforme, integrais de trajetória, quantização à la BRST, anomalias, topologia em duas dimensões, supersimetria, spinores em diversas dimensões, teoria de campos supersimétrica, BPS, QCD, o modêlo padrão, Calabi-Yau, topologia em dimensões superiores a dois, geometria algébrica, anti De Sitter, sólitons, instantons, teoria quântica de campos não perturbativa, ... Muita coisa mesmo. Pode-se ficar sem rumo nesse emaranhado e sem dúvida loop quantum gravity é mais direto. Porisso não é surpreendente que apenas estudantes capazes de encarar grandes desafios decidam entrar na área. Porque a teoria de cordas continua a crescer? Quem trabalha em cordas sabe, como descrito no review de Bergman , que a teoria não é "the only game in town", ela é "the best game in town". Nenhuma outra teoria que estende o modêlo padrão e que contém a relatividade geral produziu tantos resultados novos quanto a teoria de cordas. Os inúmeros testes de consistência a que a teoria foi submetida e o fato de ter passado em todos eles é o mais forte indicativo que estamos na direção correta.

Medalha Fields: o ganhador vai aparecer?

A Medalha Fields, o equivalente a um premio Nobel em matemática, será entregue no próximo dia 22 de agosto pelo rei da Espanha. Um dos prováveis ganhadores é o russo Gregori Perelman pelo seu trabalho sobre a conjectura da geometrização e a conjectura de Poincaré. Entretanto, ele demitiu-se do Steklov Institute of Mathematics em São Petesburgo e ninguém sabe por onde ele anda. Um caso semelhante aconteceu em 1966 quando um matemático alemão recusou-se a receber a medalha em Moscou devido à intervenção soviética no Europa oriental. Ele recebeu a medalha mais tarde. Mais detalhes no New Scientist.

Dark matter discovered

NASA site is announcing that dark matter was discovered by Chandra X-ray Observatory. A teleconference will be held on August 21 at 1 pm EDT (2 pm in Brasil). Sean Carroll is going to participate so the first question is: why wait for one week? Can anyone provide us with more information?

UPDATE: Imagine the collision between two galaxies. The ordinary matter in them collides and gets interlocked due to the mutual gravitational attraction. Dark matter, however, just keeps its momentum and keeps going on leaving behind the colliding galaxies. It seems that something like this has been detected by the Chandra X-Ray Observatory. Collisions of ordinary matter produces a lot of X-rays and the dark matter outside the galaxies acts as a gravitational lens. More details can be found in John Baez.

Extra dimensions in the lab and landscape

Since string theory predicted the existence of extra dimensions many Cavendish type experiments with improved technology were done. Up to now no deviations of Newton's gravitational law were detected. Now there is a proposal to optically trap supercold strontium atoms a few microns apart and measure the gravitational attraction. It would provide an alternative way to detect extra dimensions without the use of torsion balances and accelerators.

There is also a nice article on the landscape in Science Magazine. It gives a balanced view of the anthropic principle and its use in string theory landscape.

Loop quantum gravity in New Scientist

The last issue of New Scientist has an editorial and a full article dedicated to loop quantum gravity. The editorial mentions string theory and says:

"The rivalry between the two theories may turn out to be false. It is driven in part by the different backgrounds and prejudices of their practitioners, with string theorists mainly coming from particle physics and the loop camp from general relativity."

Well, we know that is not the reason. Anyway the editorial says that now loop quantum gravity can describe matter. The article has the title "You are made of space-time", and you can imagine how matter is supposed to be represented in LQG. It has nice pictures of braided space-time, which looks like an octopus, claiming to represent elementary particles. The article is based on two papers: gr-qc/0604044, hep-th/0603022 and hep-ph/0503213.To have a balanced view you should also read some trackbacks to these papers: here, here, and here.

ICMP 2006 - Day 2

Monday evening Lisa Randall gave a public talk on extra dimensions. She was tired but the talk was good. Even though it was announced as a public lecture it was really addressed only to the participants. After Lisa's talk there was an opening ceremony for the conference. Representatives of the main Brazilian sponsors of the conference were there and possibly that is the reason the opening was not in the morning as it should be. In Brazil formal aspects are more important than its contents.

Yesterday (Tuesday) there were three plenary lectures but only one with some interest to me. It was given by Bruce Kleiner and he talked about Perelman's work on Ricci flows and the geometrization conjecture. I was not aware that there are many papers explaining Perelman's work and that mathematicians like to write explaining other people works. The parallel session on string theory started with Sergei Gukov talking on categories and its application to link homologies and generalizations based on topological field theories. Hard stuff with the usual cartoons. Then Anton Kapustin gave a very clear talk on topological reduction of supersymmetric gauge theories. He explained in some detail the twisting procedure and how it can be used to get a topological or semi-topological field theories. The last string talk was given Marcos Marino on phase transitions in topological string theories. Again too mathematical.

Then I went to the parallel session on general relativity. The Brazilian GR community must be angry with its contents. The first talk was given by Gabriel Cardoso about entropy in supergravity and string theory where he proposes a modified OSV (Ooguri-Strominger-Vafa) relation to take into account subleading corrections to the entropy. The OSV proposal was discussed by Lubos. The second was a talk on loop quantum gravity. In fact, loop quantum cosmology, by Martin Bojowald, where the use of difference equations is claimed to allow the study of the singularity problems. Great if true. The last talk was given by Axel Kleinschmidt on the attempts to understand M theory looking at the symmetry structures hidden in D=11 supergravity. It is nice to see that there are signs of integrability there too.

I didn't see the end of the last talk because I had to catch my flight back to Sao Paulo. I went to Rio just for the string theory sessions. After I left, the Poincare Award ceremony took place. It was awarded to Ed Witten, Ludvig Faddeev and David Ruelle. All of them gave a talk on the Young Researchers Symposium held on Saturday and Monday.

The conference goes until Friday but I will not be there. Today there are only plenary talks and the afternoon is free. At night there is the conference dinner at Porcao, a very good barbecue restaurant in Rio. I will miss Zarembo's talk on Friday. Hope somebody can tell me later on.

ICMP 2006

The ICMP started today in Rio de Janeiro. I was surprised by the first talk given by W. Werner. It was about critical phenomena in 2D. He illustrated very well what he was saying by using percolation of hexagonal cells. He also talked about Brownian loops and mentioned the theorems he is associated with. Of course, everything has conformal invariance, so life is a bit easier. The second talk was about the classification of the irreducible representations of chiral conformal theories with c<1 using algebraic quantum field theory. It was given by Y. Kawahigashi. A very impressive piece of work.

There was a parallel session on strings theory. Chris Hull gave a very clear talk on nongeometrical string backgrounds. It is a clever way of implementing dualities. Pierre Vanhove talked about hypermultiplet couplings in N=2 sugra and Mina Aganagic on topological strings, monodromy and modular forms.

Tonight Lisa Randall is supposed to give a public lecture. The presentations will be online only after the conference is over. As usual because mathematicians are slower.

Colóquio do DFMA

Depois de organizar os colóquios do departamento por três anos seguidos passo a coordenação para o Gustavo Burdman. No início de cada semestre eu enviava aos professores e alunos do departamento um e-mail enfatizando a importância dos colóquios. O texto é endereçado principalmente aos estudantes novos. Acho muito importante alertar os estudantes acerca da importância dos seminários, mesmo que o exemplo do orientador seja contrário.

Se voce quer saber porque os seminários são importantes leia o texto aqui.

Se voce acha que dá muito trabalho estudar e assistir seminários talvez seja melhor ler o meu post aqui.

Young Researchers Symposium

Today is the second and last day of the YRS. The first talks were in areas of mathematical physics that I am not informed enough to comment on. One was on some sort of random walks, the second on entanglement and the third was too mathematical. You may see the program here.

The most expected talk was given by Witten and was about the Langlands program. He started giving an elementary introduction to electric-magnetic duality, magnetic monoples, Dirac strings and the quantization condition to arrive at the Montonen-Olive duality. He then explained the goal of the Langlands program, that is, to study number theory using geometry, and ended mentioning his work, that the Langlands program can be interpreted in terms of physical ingredients. Since the audience was very heterogeneous it seems he did it well.

International Congress on Mathematical Physics 2006

The ICMP 2006 will start in Rio de Janeiro tomorrow. It is a traditional meeting which began in Moscow in 1972 and is held each three years. During the conference the Poincare Medal is awarded and this year I heard it will go to Ludvig Faddeev. There are several other satellite meetings going on or ending now, like the Workshop on Pure Spinors organized by Nathan Berkovits in Sao Paulo.

yesterday and today it is happening the Young Researchers Symposium, a meeting promoted by the ICMP to attract younger people and where a Field medalist gives a talk. This year this seminar will be delivered by E. Witten.

The symposium started yesterday with a very nice talk by Faddeev on quantum groups. As he explained quantum groups are neither quantum nor groups. They are deformations of the phase space and the group structure. He started with spin chains using the XXX Heisenberg model along the lines of his well known review. He went on to the XXZ model and its connection with deformed algebras, Yang-Baxter, braid groups, and so on. During the talk he gave many historical accounts related to the subject and distributed a copy of a new preprint "History and Perspectives of Quantum Groups". Very interesting.

Berkovits gave a talk about string amplitudes and pure spinors. Too technical for an audience of mathematicians and physicists from several areas. Anyway it is too hard to explain his goal without going into the technical details. At the end he said that it is possible to extend his pure spinor formalism to 11 dimensions and maybe get more information on M theory. The talk of David Ruelle went the other way. Almost no equations. Too difficult to understand many of his statements and the line of reasoning. Maybe for people working in the area it was easier. He talked about dynamical systems, chaos, turbulence and nonequilibrium statistical mechanics. He told that the solar system is not stable and some guys in the audience seemed very worried about that! Many historical notes were told mainly about Poincare. Like the butterfly effect that had in fact begin with a seagull and not with a butterfly.

There were other sessions where younger people presented their work. The day ended with a reception and Brazilian music, chorinho and samba. Very good.

Why progress in science is so slow around here

Lubos Motl wrote a post trying to understand why Germany, and more generally Central Europe, after giving so many contributions to physics in the early XX century lost the leadership. He identifies three causes:

1. The American financial attractor that has caused some brain drain
2. The working American free market of ideas and its less viable European counterpart
3. The relative inability of European scholars to allow their younger colleagues to get further

It is interesting to realize that all this holds also for Brazil and possibly for Latin America. Maldacena is by far the most clear example of the first point. Even if he wanted to go back to Argentina it would be very difficult for the other reasons.

Lubos also details the other two points:

In the American system, new ideas are actively looked for and they are appreciated, together with their happy authors. In the Central European context, it is more important to be compatible with the old ideas - let us call them "perfectly balanced ideas" - that are currently dominating the intellectual landscape and in which the old myths and pre-conceptions play a comparable role to the newest developments.

and,

The third difference between America and Central Europe that I mentioned is the insufficient desire of the Central European scholars to support their students and younger colleagues in getting further than the previous generations. A particularly bad habit is to penalize students and others for being interested in and working on new ideas.

Reading this brings recollections from many years ago. When I was a MSc student, in the 70's, the preprints I read were saying that quantum field theory was the framework for elementary particle physics. The researchers I talked to said that it was just a fashion and it would go away. I could not understand why. After all there were experimental evidence supporting QFT. So I had to study QFT by myself and I did so. After the PhD in London I came back to Brazil at the beginning of the 80's. I recall giving several talks on supersymmetry. It was usual to hear comments like this:
- You should do research in supersymmetry only after it is found, not now.
I usually replied saying that when supersymmetry is found it will no longer be the subject of research but of textbooks. As we all know susy is likely to be found at LHC and even before its discovery it is already in textbooks! A colleague of mine already deceased, P.P.Srivastava, was one of the first people to work in conformal supersymmetry. He was in Europe when he did his work but had to return to Brazil. Here he was convinced by many Brazilian researchers that supersymmetry was just a fashion which would go away soon. Unfortunately he gave credit to this argument and stopped working in susy. Being out of scene people started to stop citing his works. Some years later he realized how wrong his decision was, went back to susy and wrote a book Supersymmetry, Superfields and Supergravity in an attempt to get credit for having worked in conformal susy. His book was one of the few available at that time and is quite good.

Things like this happened in other areas as well. Still in the 80's, when the inflationary theory was born, people working in general relativity in Brazil started to despise the idea. They used to compare the researchers of inflation with those old Hollywood western movies where an old guy in the back of his wagon sells a miracle medicine fooling everybody! That is how it works in many places. If you do not have sound scientific arguments you convince people in this way. Mainly if you live in an economically or militarily oppressed country. It works! I had a bad time explaining to young students the distinction between scientific ideas and political ideologies.

Of course, string theory was also a target for these people. Take Nathan Berkovits for instance. He applied for a position in my institute in the 90's. We discussed the CV and recommendation letters of all candidates. Nathan had a very strong recommendation letter from Witten. After some harsh discussions an influent professor said:
- Who is this Witten anyway?
I immediately said
- The same who just won the Fields Medal!
And he replied in a waggish way
- But his work was in geometry not in analysis!
That was the feeling against string theory at that time! A committee was chosen to select one of the candidates and obviously Nathan did not get the position. Very soon, another university in Sao Paulo, run by younger and smarter people, hired him so he got a good position and is well now. But we lost Berkovits!

Another tactics that is often used consists in bringing foreign people to say the last word against new ideas. There is a well known retired German professor who thinks that we all should do field theory like in 60's and forget everything about string theory. Fortunately almost nobody takes this sort of foreign authority seriously nowadays.

It has to be said that this kind of people is no longer representative of physics in Latin America. As the time goes by their proportion is diminishing in Brazil and they are loosing any decision power they had before. There are many serious researchers who appreciate new ideas and work on them. Some may not work on modern topics but accept that others do so. Without any embarrassment or any mocking. Students now can choose their area without being oppressed. And more than that, they are free to do better than their former teachers did.

A warning to the students. Some of this people are still around. You can easily recognized them. Do not trust those who attack a subject without any solid scientific argument. Never accept political or sociological arguments. They were wrong in the past. And they will be always wrong.

We are slowly finding our way to do leading science.

Why do you work so hard?

The answer from a student. Think about it!

Bolhas de nada

Bolhas de nada, literalmente bubbles of nothing, é algo que frequentemente aparece em teoria de cordas mas sua origem é mais antiga. Está associado ao possível decaimento não perturbativo de espaço-tempos instáveis. Uma boa descrição desse processo está descrita em Bubbles of "nothing". Para os que nunca ouviram falar sobre vácuos não perturbativos talvez seja melhor ler primeiro algo sobre instantons.

Ghostly photons, axions or noncommutativity?

In March the PVLAS collaboration in Italy found a small polarization rotation when a laser beam went through a region with a large magnetic field. See here. The result can be interpreted as photons turning into axions, a still unobserved particle associated with the conservation of CP symmetry in strong interactions. Axions have no electric charge, a very small mass, and interact very weakly through the strong and weak forces. A very difficult guy to be detected!

Now DESY is planning an experiment using the FLASH, a machine which produces an extremely bright laser beam. The laser will go through a region with intense magnetic field and will be stopped by a wall. In the magnetic field some photons will turn into axions, like in the PVLAS experiment, pass through the wall, and another magnetic field on the other side of the wall will turn these axions back to photons. So photons will apparently come through the wall like ghosts (not the Faddeev-Popov ones!). Very clever! The proposal is here. They are planning to start the experiment by the end of 2006.

If the effect is real and if no axions are found an alternative explanation could be noncommutativity. A noncommutative photon acquires a phase in an electromagnetic background. This causes a rotation in the polarization as observed in PVLAS collaboration. In the DESY experiment no photons would be observed through the wall. That would be great!

Strings 2006: the movie

If you could'nt go to Beijing for the String conference you can now see the movie. You will understand why string is bound by faith as many bloggers say. The link is here. The homepage for the movie is here. Have fun...

Teoria de supercordas e constante cosmológica

Uma das coisas mais surpreendentes das teorias supersimétricas é que não existe uma extensão supersimétrica do grupo de de Sitter mas apenas do grupo de anti-de Sitter. O grupo de de Sitter descreve um espaço-tempo com constante cosmológica positiva enquanto anti-de Sitter tem uma constante cosmológica negativa. Portanto, a supersimetria definitivamente prefere anti-de Sitter (uma das razões da existência da correspondência AdS/CFT).

A descoberta de que o universo está em expansão acelerada, e que essa expansão acelerada pode ser atribuída a uma constante cosmológica positiva, parece fornecer um argumento muito forte de que a supersimetria realmente não existe na natureza. Se a supersimetria não for encontrada no LHC nos próximos anos, a supersimetria estará em maus lençois.

Entretanto, esse não é o único problema relacionado à constante cosmológica. É necessário uma constante cosmológica positiva incrivelmente grande para dar origem à inflação cosmológica. Lembre-se que a inflação é hoje confirmada pelos dados do WMAP. Como a constante cosmológica hoje é positiva e extremamente pequena, é necessário compreender porque ela diminiu tanto nestes 13.7 bilhões de anos. Além disso, a densidade de matéria hoje e a densidade de energia escura hoje são praticamente iguais e não há razão para que isso seja assim. Não existe nenhum teoria que explique todos esses fatos sobre a constante cosmológica.

O que a teoria de supercordas afirma sobre isso? Como ela é supersimétrica não admite soluções de de Sitter e parece estar bastante distante do mundo em que vivemos. Entretanto, há várias possibilidades de compactificar a teoria de cordas e gerar uma constante cosmológica positiva. Um bom trabalho de revisão é The Quest for a Realistic Cosmology in the Landscape of String Theory, de Andrew Chamblin. Apesar de ser de 2004 é bastante atual. Explica, inclusive, a tentativa mais recente de KKLT que usa compactificação com fluxos.

São Paulo in Seed Magazine

There is a small article in Seed Magazine about São Paulo, Science City: São Paulo. It starts with the usual misconceptions: a sprawling metropolis surrounded by ocean and rainforest. It is really a huge city with more than 15 million people but the nearest beach is about 80 Km from São Paulo and no rainforest is nearby. Anyway, the article mentions São Paulo University, Estação Ciência (a multidisciplinary museum), Arte Ciência no Palco (art and science on stage) and Butantan Institute (where you can see snakes and spiders alive). The article is very superficial and misses many important points. For instance, Instituto Butantan makes many vaccines and has to fight against the European and American pharmaceutical industries to export its products and even to sell them in Brazil. It will start to produce the bird flu vaccine soon. Also there are many high tech industries in São Paulo state, in cities like Campinas (telecommunications), São Carlos (optics), São José dos Campos (space and flight technology) and Ribeirão Preto (health and biotechnology). It would be fairer to have the title Science state: São Paulo.

Os senhores do anel e outros filmes

Um pequeno filme sobre o LHC, Lords of the ring, está disponível no Seed Magazine. O anel referido no título é o anel de colisões do LHC. Veja os túneis onde ocorrerão as colisões e os enormes detectores. Quem tiver a oportunidade ir ao CERN não deve deixar de visitar o LHC. Fiz isso e garanto que é impressionante. É necessário atualizar o Qucktime para ver o filme. (Via Reference Frame)

Veja entrevistas com pessoas famosas colecionadas em Peoples Archive. Existem 31 entrevistas atualmente, entre elas: Freeman Dyson, Sir Michael Atiyah, Hans Bethe, Francis Crick, Murray Gell-Mann, Benoit Mandelbrot, Edward Teller e John Wheeler. Voce tem que se registrar primeiro.(Via Not even wrong).

Another hoax in physics?

Ask to a physicist working with gravitational waves to write some questions about his area and then ask another physicist and a social scientist to answer those questions. Deliver the answers to a group of physicists and researchers in human sciences and ask them to find out which is the real physicist. Surprisingly, the physicists group could not recognize his real partner while the human scientists did much better. This was a front page matter of Folha de São Paulo (in Portuguese and subscription required) today. It reminds the Sokal affair, when the physicist Alan Sokal published a pseudo-scientific paper in a humanities journal, and the Bogdanov affair, a controversy about some papers on the Big Bang published by the Bogdanov brothers in respectable physics journals. They all raise serious questions about the strength of the peer-review system that selected the research for publication.

Fortunately the gravitational wave affair is not a hoax but the result of a study made by Harry Collins and collaborators at the Cardiff School of Social Sciences. Collins is a sociologist which works on the nature of scientific knowledge and has some interest in physics. He wrote the book Gravity’s Shadow , where he presents a sociological view of the search for gravitational waves, discusses the nature of knowledge, the processes of scientific discovery and the nature of sociological research (as stated in his website; I did not read the book). In his paper , which he says is to be published in Studies in History and Philosophy of Science 37A, 4 (2006), he reports on his new work described above. The questions made by the gravitational wave physicist are not trivial. Some of them are:

Is a spherical resonant mass detector equally sensitive to radiation from all over the sky?

State if after a burst of gravitational waves pass by, a bar antenna continues to ring and mirrors of an interferometer continue to oscillate from their mean positions? (only motion in the relevant frequency range is important).

Imagine that the end mirrors of an interferometer are equally but oppositely (electrically) charged. Could the result of a radio-wave incident on the interferometer be the same as that of a gravitational wave?

Of course, if you know some physics you can justify any answer, be it right or wrong. The questions were answered by a physicist and by Collins himself. Then 9 physicists were asked to see the answers and to point out who was the real physicist. Just one chose the real physicist, 7 chose Collins and one could not reach any conclusion. In the other group, 8 researchers, mainly from humanities, analyzed the answers. Five of them chose the real physicist, 2 chose Collins and one could not decide among the two.

So what can we learn from all this? This is similar to a Turing test where you have to decide if a computer has intelligence. You ask questions to a computer and to a person, without knowing who is who, and analyze the answers. If you can not decide who is the person then the computer has developed intelligence. What Collins is showing is that even if you have a general knowledge of some area but are not completely immersed in it, you can make comments and even give suggestions as if you were a specialist. In fact, sometimes we do that when refereeing papers or proposals in areas close to ours. This is what happened in the Sokal and Bogdanov affairs. Folha de São Paulo reports that Sokal said that he is strike by Collins work. I can understand why.

I have now found out that this was also published in Nature. A subscription is needed and I can not read it from home. Anyway, here is the link.

UPDATE: Folha de São Paulo article (in Portuguese) can be accessed here. There is also some comments by Marcelo Leite (in Portuguese) published yestarday which can be accessed here. Nature is not accessible unless you have a premium subscription (my instituion doesn't have one).

O carro de som da USP

Uma das piores coisas que existem na USP é o carro de som do SINTUSP, o sindicato dos trabalhadores da universidade. Com greve ou sem greve, quando menos se espera, ele aparece fazendo suas pregações por mais uma greve ou por melhores salários ou por melhorias na educação. Entretanto, o volume extremamente alto e a voz estridente e irritante da "tia da greve", a locutora oficial do carro de som, interrompe aulas e impede o trabalho de professores e funcionários.

Um grupo bem humorado de estudantes da Poli fez um video durante a pseudo-greve do ano passado. Lembro-me bem que houve um tumulto na Poli e o SINTUSP acusou professores da Poli de agressão. O video é bastante revelador e engraçado. Veja A Greve do Veto. Bom divertimento.

(Grato ao Oscar pelo link do vídeo)

Effective Field Theories

There is nice review on effective field theories, by C. P. Burgess, even though the title, Quantum Gravity and Precision Tests, does not reveal it. It starts with a scalar field theory and shows how to get the effective theory for the light modes. The great advantage over other papers is that it does not pay attention to the technicalities but rather to the ideas involved. It is ideal for those who are starting to study the subject. Of course, once you get this bird eye view of the subject you must then work out the technical details looking at other papers in the reference. The second part, which is much shorter than the first one, is dedicated to show how quantum effects can be computed in general relativity even though it is not renormalizable. It is really a good starting point.

Strings 2006 - Day 5

Today is the last day I will blog from Beijing even though there are 5 more talks programmed for tomorrow. We again had 11 talks today. The more interesting one was given by Kapustin. He detailed a little bit the first two points of his work with Witten on the Langlands program. Gauntlett gave a nice review on Einstein-Sasaki and presented his new solutions for AdS_3 in 10 and 11 dimensions. Horowitz talked about a black holes and how tachyons are related to the evaporation process. And that is it. I am really tired and this last post is written telegraphically. I also lost my voice almost completely because of the air-conditioning. Hope Varig still has its planes flying otherwise I may stay in Germany for a while.

I just heard a rumor that CERN will not host Strings 2008. It will be postponed by one year and Rome will take it in 2010. I don't know the reason and maybe it is still the same: if supersymmetry is found in 2008 then we all will be together to celebrate it and if it is not found we will be together for a collective suicidal.