Graduate Program in Physics at UFSC, Florianópolis

Mice tested in the study were able to create mental maps without using visual references. Photo: Reproduction/Getty Images

Have you ever tried walking in the dark and, even without seeing, managed to find your way? This happens because the human brain is capable of calculating where we are based on our own movements, without relying on visual reference points like signs or buildings.

A study led by Professor Maurício Girardi-Schappo from the Neurophysics Lab, from the Department of Physics at the Federal University of Santa Catarina (UFSC), revealed through experimental tests that, like humans, mice are capable of creating mental maps without using visual references.

According to the international biology journal eLife, where the research was published in November 2024, the documentation of animals’ ability to build cognitive maps is “something rarely, if ever, reported outside the literature on human beings.” The journal also classified the work as “fundamental” for the advancement of fields such as biology, neuroscience, and cognitive psychology.

The study was developed in collaboration with researchers Leonard Maler, André Longtin, and Jean-Claude Béïque, and with doctoral student Jiayun Xu from the Center for Neural Dynamics and Artificial Intelligence at the University of Ottawa, in Canada.

According to Professor Schappo, the discovery contributes to breaking the premise that humans occupy a “privileged position” both within the universe and among different animal species. “For centuries, science has been deconstructing this idea, but in recent decades we’ve begun to have better tools to dismantle it,” he says.

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O Prof. Dr. Jorge Massayuki Kondo, docente permanente do programa de Pós-Graduação em Física da UFSC, publicou recentemente um artigo de grande impacto na renomada revista “Physical Review A”. O PPGFSC parabeniza o professor Jorge Massayuki Kondo pela relevante contribuição. Abaixo, segue um resumo do texto “Átomos gigantes podem ser a base de sensores quânticos mais refinados” de Danilo Albergaria, da Revista Pesquisa FAPESP.

Um estudo conduzido por físicos brasileiros trouxe evidências de uma possível interação quântica inédita que pode estar envolvida na formação dos átomos de Rydberg, versões superexcitadas e ampliadas dos átomos comuns. Esses átomos, que podem ser até mil vezes maiores que os convencionais, possuem elétrons externos altamente sensíveis a campos elétricos e magnéticos, tornando-se promissores para o desenvolvimento de sensores avançados em tecnologias quânticas, como computação e telecomunicações. A pesquisa sugere que um único fóton pode transferir energia para mais de um átomo simultaneamente, um fenômeno que desafia a visão clássica das interações eletromagnéticas.

Nos experimentos realizados no Instituto de Física de São Carlos da USP, átomos de rubídio foram submetidos a um feixe de laser e a um campo de micro-ondas dentro de uma cavidade a vácuo. O laser resfriou os átomos até temperaturas próximas ao zero absoluto, reduzindo seu movimento e permitindo que parte deles fosse aprisionada em uma região específica. À medida que os átomos absorviam energia e transitavam para o estado de Rydberg, deixavam uma assinatura espectral que foi registrada e analisada. Os pesquisadores, em colaboração com físicos estrangeiros, adaptaram um modelo teórico para descrever esse processo, confirmando que os átomos e o campo eletromagnético formavam uma excitação coletiva, um estado quanticamente emaranhado.

Os átomos de Rydberg são conhecidos desde o século XIX e vêm sendo estudados em laboratório desde os anos 1970, com avanços significativos a partir da década de 1980. Sua alta sensibilidade os tornou fundamentais para o desenvolvimento de dispositivos quânticos, como emissores e receptores de comunicação avançada. Empresas como a Rydberg Technologies já exploram suas propriedades para criar novas tecnologias baseadas na manipulação quântica desses átomos. O estudo liderado pelo Prof. Dr. Jorge Massayuki Kondo reforça a importância dessas pesquisas e sugere que os efeitos extremos observados podem levar à criação de sensores ainda mais sofisticados para aplicações científicas e industriais.

Artigo científico KONDO, J.D. M. et al. Multiphoton-dressed Rydberg excitations in a microwave cavity with ultracold Rb atoms. Physical Review A. 2 dez. 2024

Este texto foi originalmente publicado por Pesquisa FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o texto original aqui.

The research conducted by Professor Alejandro Mendoza-Coto and student Vinicius Zampronio, both members of the postgraduate program at the Federal University of Santa Catarina (UFSC), marks a significant advancement in the study of condensed matter. In collaboration with Italian scientists, they explored the properties of a “super-quasicrystal,” a phase of matter combining the characteristics of supersolids—materials that simultaneously exhibit rigidity and superfluidity—and quasicrystals, structures that are ordered but lack periodicity. Published in Physical Review Letters, this work not only expands the frontiers of basic physics but also offers promising insights into emerging technologies.

The discovery was illustrated through an artistic metaphor: imagine dysprosium atoms, known for their strong magnetic properties, arranged like eggs in a carton formed by a quasicrystalline lattice created with lasers. This structure exhibits unique properties, such as the “Bose glass” state, where atoms are trapped in specific positions due to the lattice’s strength, allowing superfluidity in localized regions. According to Mendoza-Coto, this behavior demonstrates how complex quantum states can emerge from interactions in aperiodic environments, paving the way for new methods of controlling matter.

Although theoretical, the research is experimentally feasible with current technologies. Mendoza-Coto and Zampronio highlight that the results may contribute to the development of innovative materials and advancements in quantum computing, a promising field that requires highly controlled states of matter. This contribution underscores the importance of condensed matter physics in understanding and manipulating new quantum states, cementing UFSC’s role as a center of excellence in scientific research.

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Representação artística de um sistema planetário com um planeta gigante, como esperado para os planetas do sistema TOI-4562. (Fonte: NASA)

Uma equipe de cientistas, liderada pelo estudante de graduação do curso de Física Vitor Fermiano e orientada pelo professor Roberto K. Saito, do Programa de Pós-graduação em Física da UFSC, fez uma descoberta inédita de um exoplaneta utilizando dados de um telescópio em solo brasileiro. O exoplaneta, nomeado TOI-4562c, foi identificado com a ajuda de dados do telescópio espacial TESS da NASA e do telescópio brasileiro Zeiss, do Observatório do Pico dos Dias, em Minas Gerais. O planeta faz parte de um sistema planetário jovem e sua descoberta será publicada na revista Astronomy & Astrophysics, com uma prévia já disponível no repositório arXiv.

A descoberta foi motivada por perturbações observadas nas órbitas do exoplaneta TOI-4562b, previamente identificado em 2023. Utilizando a técnica de trânsitos planetários, a equipe detectou irregularidades nos cálculos da órbita desse planeta, sugerindo a existência de um terceiro corpo. Com a coleta de novos dados, os pesquisadores identificaram o exoplaneta TOI-4562c, um gigante gasoso com características semelhantes a Júpiter, mas com uma massa muito maior e um período orbital de aproximadamente 11 anos.

A técnica usada na detecção do novo planeta é chamada de Variação do Tempo de Trânsito (TTV). A análise contou com a colaboração de especialistas da UFRN, INPE, LNA, além de pesquisadores de instituições internacionais. Agora, a equipe planeja continuar monitorando o sistema planetário utilizando TTV em conjunto com a técnica de velocidades radiais, o que permitirá a obtenção de dados mais precisos sobre as características dos planetas e suas órbitas.

Veja a matéria completa no site da UFSC.

Professor Ivan Helmuth Bechtold, a full professor in the Physics department at the Federal University of Santa Catarina (FSC/UFSC), has been elected as the President of the Brazilian Materials Research Society (SBPMat) for the term spanning 2024-2025. Notably, this marks the first time that a leader from the southern region of Brazil has chaired SBPMat, as all previous presidents hailed from the Southeast.

SBPMat is an organization that unites researchers from diverse fields, including Physics, Chemistry, Mathematics, Biology, Health Sciences, Agricultural Sciences, and Engineering, who are engaged in studies focused on the practical applications of materials. The annual flagship event of SBPMat, known as the Brazilian Materials Research Society (B-MRS), typically draws around 1,500 participants from across Brazil and various other countries.

For additional information, you can visit the SBPMat website, check out their Instagram, or contact Professor Ivan Bechtold via email at .

Every year, the city of Lindau in Germany hosts a meeting between Nobel Prize winners and young scientists. In the 2023 edition, which was dedicated to medicine, five Brazilian students were selected for the event. This year, the 2024 meeting will focus on physics. We are very proud to hear that our students, Carline Biesdorf and Cheryl Henkels, have been shortlisted by the Brazilian Academy of Sciences (ABC). It’s worth remembering that Brazil can only nominate four people in this edition, which means we get half the places! The PPGFSC congratulates the students and their advisors on this achievement!

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Sabe quanto tempo demora pra viajar até a China? No início do mês de agosto de 2023, nossos colegas, o Prof. Renné Medeiros de Araújo e os doutorandos Raphael César de Souza Pimenta e Lucas Marques Fagundes Silva, embarcaram numa viagem de 40h de avião de Florianópolis até Nanjing, na China, literalmente do outro lado do mundo.

A viagem ocorreu no âmbito de um projeto de colaboração científica no bloco dos BRICS e foi financiada com recursos do CNPq. O coordenador do projeto é o Prof. Paulo Henrique Souto Ribeiro (UFSC), que conta com os pesquisadores Sergei Kulik (Moscou, Rússia) e Xiaosong Ma (Nanjing, China) como colaboradores.

A Universidade de Nanjing foi a primeira parada do grupo, que fez um tour pelos experimentos de Ótica Quântica e Informação Quântica desenvolvidos no MaLab, onde o Prof. Xiaosong Ma coordena pesquisa de ponta nessas áreas. Lá, o Prof. Renné também apresentou ao grupo do Prof. Ma, por meio de seminário, as linhas de pesquisa do Laboratório de Ótica Quântica da UFSC. Identificados os pontos de possível colaboração, a expectativa agora é fortalecer a troca científica entre os dois grupos para desenvolver trabalhos de relevância internacional na área.

Na sequência da viagem, Renné, Raphael e Lucas foram até a cidade de Xi’an, famosa cidade histórica na China, conhecida por ter sido o ponto de partida da rota da seda e por abrigar as estátuas do exército de terracota, reconhecidas pelo UNESCO como Patrimônio Mundial. Em Xi’an, nossos peregrinos participaram de uma conferência com mais de mil pessoas, a CIOP 2023 (The 14th International Conference on Information Optics and Photonics), onde apresentaram oralmente seus trabalhos desenvolvidos na UFSC para um público de maioria chinesa e fizeram importantes contatos para potenciais novas colaborações internacionais.

No total, além de quase 4 dias em deslocamento (contando ida e volta), foram 8 dias de trocas científico-culturais interessantes em território chinês que encheram a bagagem do professor e dos alunos com aprendizados, histórias e souvenirs.

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Publicação recente de co-autoria do Prof. Ivan Bechtold e de Cristian A. M Salla, que defendeu o doutorado neste programa, em colaboração com pesquisadores da França, do Reino Unido e da Turquia.

Abstract

Considering the relevance of room temperature phosphorescent (RTP) materials, we discuss the influence of donor and acceptor groups substituted on to a twisted three-fold symmetric hydrocarbon homotruxene, which presents a persistent RTP, even in the absence of donor or acceptor moieties, under ambient conditions as a result of the twisted π-system. Compared to a fluorine acceptor, a donor methoxy group increases the phosphorescence decay rate in solution, while in the solid-state, molecular aggregation and packing yield a very persistent phosphorescence visible by the eye. The RTP of the intrinsically apolar homotruxene is found to be modulated by polar substituents, whose main impact on the solid-state emission is due to altered packing in the crystal.

O artigo completo pode ser conferido em https://doi.org/10.1039/D2CP04658J