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domingo, 6 de março de 2016

Algumas razões para ser um cientista - 1

(Continuação da obra "Algumas razões para ser um cientista")


Dos elementos do rádio à física das partículas elementares

Stephen Adler
(Instituto para Estudos Avançados - Princeton |NJ| EUA)


Eu nasci em 1939 na cidade de Nova Iorque, sendo meus pais Irving e Ruth Relis Adler. Meu pai era professor de matemática e minha mãe também era licenciada em matemática. Minha educação foi direcionada para a ciência desde cedo por meus pais. Quando tinha dois anos, meu pai construiu para mim uma caixa dispositiva feita de peças eletrônicas e,
ao mesmo tempo, minha mãe fez para mim uma versão caseira do livro “Pat the Bunny”, com cada página contendo uma operação tátil ou manual para eu desempenhar. Quando estava mais velho, meu pai construía para mim brinquedos elétricos como telégrafos, “um alarme para ladrão” que tocava uma campainha quando a porta era aberta e uma miniatura de sinais de trânsito. Nós também nos engajamos em atividades naturais, como colecionar cobras e borboletas.

Na idade de oito anos, participei de um curso de astronomia para jovens no Museu de História Natural de NY, e a minha fascinação pelos fósseis que vi nesse museu me levou a pensar brevemente em ser um paleontólogo, porém, este meu interesse acabou rapidamente.

O caminho para minha atual carreira começou na sexta série, quando discutia com um colega de classe sobre rádio e fui visitá-lo em casa, descobrindo seus equipamentos e brinquedos. Desenvolvi um interesse sério pela eletricidade, rádio e eletrônica, quando ainda estava no ensino fundamental. Construí vários aparelhos elétricos, como motores elétricos com rotores feitos de lâminas cortadas de latas e, imãs permanentes de estatores tirados de alto-falantes. Tenho um desses, até hoje, no meu armário no Instituto de Estudos Avançados.

Com o estímulo de meu pai, li Marcus e o seu texto clássico da segunda guerra mundial “Elementos do Rádio”. Meu pai conseguiu tornar-me o expert da família em rádio, enquanto ele ficava como consultor sobre os pequenos detalhes do texto. Também por sugestão do meu pai, comecei a solicitar da vizinhança – batendo de porta a porta, empurrando um carrinho – velhos rádios, aparelhos e televisões que as pessoas planejavam jogar fora. Desmontava esses aparelhos e usava as partes para construir rádios, amplificadores e, até mesmo, um osciloscópio, usando um tubo de televisão de sete polegadas. Aprendi também o suficiente de código Morse para conseguir uma licença de técnico de rádio amador. Entretanto, a atividade de rádio amador não me interessava tanto quanto a construção de equipamentos eletrônicos, a qual continuei através de vários projetos no ensino médio.

Devido a esse contato todo com a eletrônica, seria natural para mim, seguir carreira em engenharia elétrica, mas nos primeiros anos do meu ensino médio, tive um primeiro vislumbre do fascinante mundo da pesquisa em física de altas energias.

Por dois verões, minha família tirou férias num parque estadual perto de Ithaca, NY, e Phillip Morrison, um velho amigo de meu pai, fez uma visita conosco ao Laboratório de Física de Cornell, onde Robert Wilson construiu uma sucessão de aceleradores de partículas. Eu gostei do ambiente desses laboratórios e fiquei impressionado com o fato de que, se eu seguisse a física como uma carreira, iria aprender e usar eletrônica, mas não necessariamente o contrário. No primeiro ano do ensino médio, decidi que seria um físico experimental.

Minha primeira experiência em pesquisa física em laboratório aconteceu no fim do meu último ano do colégio, quando assisti um curso de duas semanas sobre as técnicas de difração de raios-X para engenheiros industriais, ministrado no Brooklyn Polytechnic Institute por Isadore Fankuchen, que levava frequentemente alunos do ensino médio considerados brilhantes para suas aulas. Consegui fazer todo o trabalho teórico e experimental, tendo aprendido muitas coisas, como a estrutura da rede de cristais e a transformação de Fourier, que são instrumentos padrões da física.

Imediatamente após, consegui um emprego de verão no Bell Labs em Manhattan, em companhia de oito outros alunos de iniciação científica. Alguns deles já tinham aprendido cálculo, o que me motivou a aprender, por conta própria, esta matéria ainda naquele verão. Meu pai me deu seu velho livro de cálculo, junto com o sábio conselho de fazer todos os problemas de número três – eu tinha que resolver muitos problemas para aprender a matéria, mas não tinha tempo para tentar fazer todos eles, o que também seria bastante entediante. Usei todo meu tempo livre e as horas vagas no trabalho resolvendo problemas de cálculo. Quando entrei em Harvard no outono, pude cursar diretamente Cálculo Avançado, o que acabou acelerando a minha formação em física.

Entrei na faculdade pretendendo ser um físico experimental, mas minhas amizades com vários colegas de classe, dentre eles Daniel Quillen (futuro medalha Fields), me levaram a me interessar pela matemática. Descobri que eu era muito bom em teoria, mas apesar de ser competente no laboratório, faltava-me o toque do talento experimental. Então, no meio do meu primeiro ano, decidi mudar meu enfoque de física experimental para teórica.

Junto com Fred Goldhaber, que veio a ser meu primeiro colega de quarto na pós-graduação em Princeton, cursei praticamente todos os cursos do curriculum da pós-graduação em Harvard durante os anos júnior e o sênior. Tive professores memoráveis em Harvard, como Ed Purcell, Frank Pipkin, Paul Martin e, Julian Schwinger. Como consequência dessa minha preparação em Harvard, em Princeton pude realizar os Exames Gerais já no final do primeiro ano e, então, começar a pesquisa de tese com Sam Treiman, ainda no início do segundo ano.

Treiman sugeriu que eu procurasse fazer cálculos na área emergente dos experimentos de aceleradores de neutrinos, e esse foi o início da minha carreira em física de altas energias. A maior parte do trabalho da minha tese foi um cálculo da produção de píons provenientes da interação de núcleons (prótons ou nêutrons) com um feixe de neutrinos. Apesar de este ter sido um longo e tedioso projeto, me deu uma boa introdução com relação às correntes de vetor e de “vetor-axial”, através das quais os neutrinos interagem com os núcleons.

O conhecimento que adquiri então ultrapassou o meu projeto de tese, sendo o fundamento para a minha contribuição científica mais importante durante o período de 1964 até 1972, que está ligado, de certo modo, à descoberta de futuros resultados conectados à corrente vetorial e à de vetor-axial.  Isto incluiu vários teoremas de física de baixas energias para a emissão de píons, conseqüência da hipotética “conservação parcial” da corrente vetor-axial, muitas regras de soma, incluindo a regra de soma de Adler-Weisberger para o acoplamento de vetores axiais com núcleons e uma regra de soma para as seções de choque do espalhamento de neutrinos profundamente inelástico em altas energias, assim como a co-descoberta (com Bell e Jackiw) das propriedades de divergência irregular da corrente vetor-axial.

A análise teórica das irregularidades leva a um entendimento mais profundo do decaimento píon neutro em raios gama, fornecendo uma das primeiras evidências para o fato de que cada quark vem em três variedades (atualmente conhecidas como cores), e tem tido várias outras consequências para a física teórica nos últimos trinta e cinco anos.

Desde 1972, venho trabalhando diversos outros tópicos teóricos dentro da física de altas energias, incluindo a fenomenologia de correntes neutras, processos envolvendo campos eletromagnéticos intensos (como a divisão de fótons perto de pulsares) e métodos de aceleração para algoritmos de simulação Monte Carlo. Durante os últimos vinte anos, tenho dedicado cerca da metade do meu tempo de pesquisa estudando...

Parte desse trabalho envolve um estudo detalhado da mecânica quântica, na qual quatérnions substituem os usuais números complexos. Outro aspecto mais recente tem envolvido o estudo de uma possível mecânica pré-quântica, baseada nas propriedades dos traços de uma matriz, da qual a mecânica quântica pode emergir como uma forma de termodinâmica.

Escrevi livros descrevendo ambos os estudos. Nos próximos anos, pretendo retornar à minha área original de fenomenologia de partículas, no contexto dos modelos supersimétricos, que visam a uma futura unificação das partículas elementares e das forças que atuam sobre elas.


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