Relatório de Comitê Nobel de Física cita trabalhos de pesquisadores da UFPE

O Comitê Nobel de Física, da Academia Real de Ciências da Suécia, citou quatro artigos de pesquisadores da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), ao anunciar os cientistas Syukuro Manabe, Klaus Hasselmann e Giorgio Parisi como  os ganhadores do Nobel de Física do ano de  2021, no último dia 5 de outubro. Todos os anos, o Comitê, ao divulgar os nomes dos contemplados, torna público documento justificando as razões da láurea e mencionando os trabalhos associados à área do Prêmio que foram relevantes para a escolha. Únicos trabalhos produzidos por brasileiros no relatório Scientific Background on the Nobel Prize in Physics 2021, os artigos dos pesquisadores da UFPE ajudaram no entendimento da contribuição da pesquisa do professor Giorgio Parisi, um dos ganhadores do Nobel de Física 2021.

A menção aos trabalhos surpreendeu os pesquisadores da UFPE Aderson Stevens Leônidas  Gomes, Antônio Murilo Macêdo, Cid Bartolomeu de Araújo, Ernesto Carneiro Pessoa Raposo e Leonardo de Souza Menezes, todos bolsistas de Produtividade em Pesquisa do CNPq. A notícia veio no ano em que o Departamento de Física da UFPE completa cinco décadas. Para os pesquisadores, o destaque mundial constitui o reconhecimento para quem acredita na ciência e nas pesquisas como meio para resolver os problemas complexos do mundo. Em nome do grupo, o professor Ernesto Raposo, que também é membro do Comitê Assessor de Física e Astronomia do CNPq, disse que os pesquisadores receberam a notícia da citação dos trabalhos pelo Comitê Nobel de Física com um misto de surpresa e de satisfação. "A menção reflete a qualidade da pesquisa científica desenvolvida no Departamento de Física da UFPE, e, em particular, pelo nosso grupo de pesquisa", afirma ele. Ainda segundo o professor, o alto nível dos trabalhos já podia ser inferido pela qualidade dos periódicos científicos em que eles foram publicados.

Na parte de sistemas fotônicos, os trabalhos Observation of Lévy distribution and replica symmetry breaking in random lasers from a single set of measurements, publicado em junho de 2016,  Coexistence of turbulence-like and glassy behaviours in a photonic system, publicado em novembro de 2018, ambos na Scientific Reports, e Replica Symmetry Breaking in the Photonic Ferromagneticlike Spontaneous Mode-Locking Phase of a Multimode Nd:YAG Laser, publicado em outubro de 2017, na Physical Review Letters   correspondem, respectivamente, às referências 33, 34 e 74 do documento da Academia Sueca. Na área de sistemas magnéticos, por sua vez, o relatório do Comitê do Nobel faz referência, em seu número 21, ao artigo Stability of the Sherrington-Kirkpatrick solution of a spin glass model, publicado em 1978, no Journal of Physics A Mathematical and General. Este último artigo é de co-autoria do então professor do Departamento de Física da UFPE, Jairo Rolim Lopes de Almeida, em parceria com o professor David Thouless, laureado com o Prêmio Nobel de Física em 2016.  Os outros três artigos também contaram com colaboradores, como Lauro Maia, bolsista de Produtividade em Pesquisa do CNPq e professor da Universidade Federal de Goiás (UFG), com a maioria dos autores (incluindo estudantes de pós-graduação e pós-doutores) sendo do Departamento de Física da UFPE.

Para se entender melhor a contribuição do grupo de pesquisa brasileiro para a ciência, é necessário, em primeiro lugar,  explicar a relevância do trabalho do ganhador do Nobel de Física 2021, Giorgio Parisi, no contexto dos sistemas vidros de spins. No começo dos anos 1970,  cientistas observaram um comportamento magnético diferente do usual em ligas metálicas em que átomos de ouro e ferro eram misturados em posições aleatórias. Em baixíssimas temperaturas, os spins dos átomos de ferro apontavam em direções aleatórias e fixas, como se estivessem congelados. Esse novo tipo de comportamento magnético recebeu o nome de vidro de spins (spin glass), em analogia com a aleatoriedade das posições das moléculas em um vidro comum. No meio daquela década, pesquisadores propuseram os primeiros modelos para explicar o fenômeno, até que o então professor UFPE Jairo de Almeida e o professor David Thouless descobriram que a solução era instável. Em 1979, Giorgio Parisi, da Universidade de Roma La Sapienza, publicou uma teoria que explicava o comportamento vidro de spins:  duas réplicas do sistema possuem comportamentos termodinâmicos idênticos a altas temperaturas, mas poderiam apresentar propriedades distintas na fase vidro de spins a baixas temperaturas. Esse fenômeno ficou conhecido como quebra de simetria de réplicas e deu origem a uma verdadeira revolução no estudo de sistemas magnéticos com desordem.

Quase trinta anos após os primeiros trabalhos de Parisi, pesquisadores liderados por C. Conti, colega de Parisi na Universidade de Roma, previram teoricamente e demonstraram de forma experimental a fase vidro de spins em outra natureza de sistemas, os chamados lasers aleatórios, em que a luz é espalhada por um grande número de elementos, átomos ou íons, com posições aleatórias no material.  Nos lasers convencionais, o feixe laser é gerado em uma cavidade com dois espelhos. Aprofundando a pesquisa de Conti,  o grupo do Departamento de Física da UFPE, desde 2005, vem avançando no entendimento das fases complexas em lasers aleatórios. Os trabalhos dos pesquisadores brasileiros constituem, dessa forma, algumas das primeiras demonstrações da fase vidro de spins fotônica.

 Assista à entrevista que o Prof. Ernesto Raposo concedeu ao programa CNPq em Pauta: