Física

Laboratórios PPGF

IQUANTA

O programa de pós-graduação em Física conta com a colaboração para o desenvolvimento de projetos e de pesquisas no Laboratório de Informação Quântica (IQuanta).
A Ciência da Informação Quântica é um novo campo da ciência e tecnologia, que reúne conhecimentos das áreas de Matemática, Física, Ciência da Computação e Engenharia.
O seu principal objetivo é entender como certas leis físicas afetam a transmissão, aquisição e processamento da informação. Como suporte a essas investigações, contamos com o apoio do laboratório IQuanta que compreende um prédio que inclui em suas dependências a seguinte infraestrutura:
- Laboratório de Comunicação Quântica (30 metros quadrado)
- Laboratório de Simulação de Circuitos Quânticos e Redes Neurais Quânticas (20 metros quadrados)

AEROLUME

A pesquisa em aeroluminescência na Universidade Federal de Campina Grande (UFCG) teve início em novembro de 1997 quando foi instalado o Observatório de Luminescência Atmosférica da Paraíba (OLAP). Este está localizado na cidade de São João do Cariri (7°S, 36°O), PB, numa área pertencente a Universidade Federal da Paraíba, denominada de Estação Experimental.
Nestes quase vinte anos de trabalho na área de Geofísica Espacial, o Grupo AEROLUME, da Unidade Acadêmica de Física da UFCG, tem tido uma participação muito atuante na geração de conhecimento com relação à alta atmosfera na região equatorial brasileira. Paralelamente, temos contribuído para formação de mão de obra especializada através de orientações em nível de graduação e pós-graduação. Tudo isso foi possível em virtude da dedicação e parcerias com instituições do Brasil e do exterior.

I Observações:
Nosso estudo é feito, basicamente, a partir de observações realizadas por instrumentos que foram instalados no OLAP. Nossa pesquisa está focada nos seguintes assuntos:
1. Monitoramento e investigação da atividade de ondas de gravidade na mesosfera e baixa termosfera;
2. Estudo da propagação vertical de ondas de gravidade na atmosfera (estudo teórico-experimental);
3. Estudo de oscilações de escala planetária e marés atmosféricas na mesosfera e termosfera utilizando medidas de vento e temperatura;
4. Estudo climatológico da aeroluminescência noturna na região equatorial brasileira;
5. Estudo de irregularidades de plasma na baixa ionosfera equatorial (bolhas de plasma ionosféricas, anomalia equatorial de ionização, distúrbios ionosféricos propagantes, etc).

II OLAP

O OLAP é um local onde as condições observacionais são quase ideais para esse tipo de estudo. Contamos com pouca contaminação luminosa e eletromagnética, além de noites de céu claro durante boa parte do ano. Temos uma boa infraestrutura que permite instalação de vários equipamentos, inclusive podendo ser monitorado remotamente via internet. Atualmente contamos com dois equipamentos em operação no OLAP. São eles:
1. imageador all-sky - adquirido pelo Programa de Clima Espacial Brasileiro, do INPE, ele tem por objetivo observar o comportamento da aeroluminescência do OH, O2, estes na faixa do infravermelho próximo, além das emissões do oxigênio atmosférico nos comprimentos de onda de 557,7 nm, 630 nm e 777,4 nm;
2. radar meteórico - adquirido pelo INPE e instalado no OLAP em junho de 2004, ele tem por objetivo medir vento e temperatura em altitudes entre 82 e 98 km.
Já tivemos vários equipamentos em operação no OLAP ao longo desses anos e nosso banco de dados conta com diversos parâmetros geofísicos observados, são eles:
1. Dados de fotômetros e de imageador all-sky – temperatura e aeroluminescência do OH, O2, OI5577, OI6300, Sódio;
2. Dados de vento e temperatura entre 82 e 98 km e na região próxima de 250 km;
3. Dados de magnetômetro – intensidade do campo geomagnético;
4. Dados de digisonda – parâmetros ionosféricos;
5. Dados de GPS de simple e de frequência dupla.

O OLAP também comporta uma estação da rede RENOIR. O projeto RENOIR (The Remote Equatorial Nighttime Observatory of Ionospheric Regions), trata-se de uma colaboração conjunta entre pesquisadores de universidades brasileiras e americanas, entre elas estão a University of Illinois em Urbana-Champaign, Clemson University, Cornell University, o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais e a Universidade Federal de Campina Grande. A rede RENOIR procura ter uma melhor compreensão das variações da ionosfera noturna e que tipos de efeitos estas variações podem causar em satélites e em sistemas de comunicação. Os instrumentos da rede RENOIR permitem o estudo de efeitos ionosféricos causados por instabilidades no plasma equatorial e pelo acoplamento termosfera-ionosfera.
Cada uma das estações da rede RENOIR é composta por um sistema de imageamento ionosférico do tipo wide-field, dois interferômetros de Fabry-Perot, um receptor de GPS de frequência dual e um arranjo de cinco receptores de GPS com frequência única que realizam o monitoramento de cintilação. Duas dessas estações RENOIR foram instaladas no território nacional, uma em Cajazeiras e outra em São João do Cariri, ambas com colaboração da UFCG.
Mais informações sobre a colaboração RENOIR podem ser obtidas a partir do endereço
http://airglow.ece.illinois.edu/Research/RENOIR

Laboratório de Espectroscopia Fotoacústica

Atualmente as pesquisas em desenvolvimento no Laboratório de Espectroscopia Fotoacústica visam o estudo de sistemas biológicos “in natura”, frutas, verduras e vegetais, para identificação de biomoléculas funcionais e determinação da sua estrutura eletrônica aliando resultados experimentais e DFT (Teoria Densidade Funcional) (NETO, M. Lourenço et al. TDDFT calculations and photoacoustic spectroscopy experiments used to identify phenolic acid functional biomolecules in Brazilian tropical fruits in natura. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, v. 193, p. 249-257, 2018.). Além disso, está em desenvolvimento trabalhos relacionados a estudos de centros de cores em pedras preciosas da região nordeste e de difusibilidade térmica em sistemas poliméricos e compósitos via espectroscopia fotoacústica aliada a criação de modelos físicos. É importante frisar que o laboratório de espectroscopia fotoacústica também desenvolve trabalhos na área de instrumentação científica visando a criação de novos ambientes de amostra, assim como criando novos softwares de aquisição e análise de dados.

O Laboratório de Espectroscopia Fotoacústica possui os seguintes equipamentos:
1- Espectrômetro Fotoacústico operando na faixa de UV-VIS - 200 - 750 nm
2- Espectrômetro UV-VIS - 190 - 1100 nm
3- Balança analítica
4- Equipamentos de controle e aquisição de dados
5- Vidrarias e aparatos para preparação de amostras

Produção de científica realizadas no Laboratório de Espectroscopia Fotoacústica:
1- Dissertações de Mestrado;
2- Artigos científicos;
3- Desenvolvimento de softwares;
4- Iniciação Científica.

Perspectivas:
1- Orientações de mestrado em andamento;
2- Trabalhos relacionando Espectroscopia Fotoacústica e UV-VIS e simulação computacional.
3- Desenvolvimento de instrumentação científicas visando medidas não convencionais em espectroscopias.
4- Ampliação do Laboratório de espectroscopia fotoacústica com aquisição de novos equipamentos e técnicas através de projetos de fomento e parcerias.
5- Fortalecimento de parcerias com outros grupos de pesquisas nacionais e internacionais.

Laboratório de Avaliação e Desenvolvimento de Biomateriais do Nordeste – CERTBIO

O Laboratório de Avaliação e Desenvolvimento de Biomateriais do Nordeste - CERTBIO - tem atuado no desenvolvimento e avaliação de biomateriais, adicionalmente à formação científica de acadêmicos da graduação e pós-graduação, buscando introduzir conhecimentos em gestão da qualidade, desenvolvimento de produtos e avaliação tecnológica, estimular o empreendedorismo na área de Ciência e Tecnologia e estabelecer-se como Centro de Referência na Ciência e Engenharia de Biomateriais no país. O sinergismo destas ações contribui e contribuirá, certamente, para a política de saúde pública do país, tornando o acesso cada vez mais ampliado da sociedade através do Sistema Único de Saúde - SUS - e dotando o país com condições científicas e tecnológicas de um competidor global.

A área de biomateriais agrupa uma série de produtos de complexidade variada relacionados com os diversos setores da saúde. A busca pelo desenvolvimento e avaliação de produtos para uso em saúde tem estabelecido relações de interdisciplinaridade e interconectividade com as engenharias e ciências da saúde, com o objetivo de proporcionar a segurança na utilização dos biomateriais, idealizar modalidades de tratamento e contribuir para o avanço técnico-científico.

O Laboratório CERTBIO possui os seguintes equipamentos:

1- Difratômetro de Raios X
2- Microscópio de Força Atômica
3- Microscópio Eletrônico de Varredura (Espectrômetro de Energia Dispersiva -EDS) Acoplado
4- Espectrômetro de Infravermelho por Transformada de Fourier - FTIR
5- Espectrômetro de Fluorescência de Raios X
6- Microscópio Óptico
7- Potencial Zeta
8- Analisador de Partículas por dispersão de Luz - DSL
9- Termogravimetria - TG
10- Análise Térmica Diferencial - DSC
11- Cromatografia Líquida e Gasosa acoplada a espectrômetro de massa (HPLC-TOF)
12- Espectroscopia de Emissão Atômica por Plasma Acoplado - ICP.
CNPEM - Centro Nacional de Pesquisa e Energia em Materiais.
1- Microscópios Eletrônicos de Varredura
2- Microscópios Eletrônicos de Transmissão
3- Microscópios de Força Atômica.


Laboratório de Transferência de Calor e Massa (LTCM)

Laboratório para determinação de propriedades termo-físicas de produtos alimentícios. O laboratório possibilita a realização de experimentos relativos à resfriamento de produtos, pasteurização, desidratação osmótica, secagem contínua e intermitente e extração de componentes bioativos. Dispõe de vários softwares produzidos pelo próprio grupo de pesquisa, incluindo: ajuste de curvas, extração de coordenadas de pontos a partir de gráficos, determinação de parâmetros de equações diferenciais ordinárias e parciais a partir de um conjunto de dados experimentais, soluções analíticas e numéricas da equação de difusão em diversas geometrias, incluindo geometrias irregulares.

Principais equipamentos do LTCM:
1 – Aparelho para Banho Maria (pasteurização);
2 – Estufas e Secadores (secagem)
3 – Frigobar (resfriamento)
4 – Freezer (congelamento)
5 – Shaker com controle de temperatura (desidratação osmótica extração de bioativos)
6 – Termômetros e Termopares
7 – Balanças de precisão
8 – Paquímetros
9 – Cronômetros

LAGO

O Projeto de detecção de múons atmosféricos está dentro da colaboração LAGO (Latin America Giant Observatory). Essa colaboração conta com instituições espalhadas em 8 países da América Latina. Nesse projeto estão os seguintes professores da UFCG:
Diego Cogollo (UAF). Coordenador da seção brasileira da colaboração LAGO
Douglas Vitoreti da Silva (UAF).
O objetivo do projeto é instalar um detector de múons atmosféricos através da radiação Cherenkov emitida por tal partícula quando esta atravessa um meio com água pura. O detector consiste de um tanque de água revestido de um material especial com uma fotomultiplicadora instalada dentro do tanque.
Os materiais para esse projeto disponíveis são: Tanque de água de 5000L, Material de revestimento TyvekR, Fotomultiplicadora Hamamatsu R5912 (Pro-equipamentos 2014/2015), Placa de aquisição para programação em FPGA. O projeto está em andamento.
Em 2020 o LAGO teve a formação de seu primeiro estudante de mestrado. A dissertação do discente Josafary Pereira da Silva Campelo, intitulada "Detecção de Múons Atmosféricos a 556 m.s.n.m. Usando um Detector Cherenkov de Água (Caju)", versa sobre os métodos de calibração utilizados ao longo da implementação do detector Cherenkov Caju. Atualmente o discente Josafary Campelo é discente de doutorado da Puc - Rio de Janeiro.

LNLS e SIRIUS

O nosso programa de pós-graduação conta ainda com membros da Divisão de Matéria Condensada e Ciência dos Materiais (DMC) do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), no Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), em Campinas, São Paulo. Utilizando técnicas avançadas de espalhamento, difração, microscopia e espectroscopia de raios X, é possível caracterizar minuciosamente tanto a estrutura eletrônica quanto a estrutura cristalina de materiais avançados. Variações das técnicas de microscopia e absorção de raios X permitem, por exemplo, obter informações microscópicas sobre propriedades magnéticas, ferroelétricas, supercondutividade, etc., apresentando um enorme potencial experimental de contribuição para a solução de problemas como supercondutividade, magnetorresistência colossal, e outros fenômenos emergentes em sistemas de elétrons fortemente correlacionados. Para que seja possível estudar diferentes sistemas e em diversas condições termodinâmicas, as linhas de luz da DMC contam com o apoio de um laboratório de caracterização de interfaces e superfícies (com diversas técnicas de preparação e caracterização de amostras na forma de filmes finos) e um laboratório de condições termodinâmicas extremas (onde é possível trabalhar com condições extremas de temperatura, pressão e campo magnético). É importante ressaltar que estas instalações são abertas para usuários e, portanto, são utilizadas nos termos do programa de usuarios do LNLS/CNPEM.

LIFE Laboratório Interdisciplinar de Formação de Educadores

Trata-se de um projeto do MEC, vinculado à PRE (Pró-Reitoria de Ensino), que envolve atividades voltadas para a formação de Educadores das diversas Licenciaturas do Campus Campina Grande.

Dispõe de recursos de informática como computadores, notebooks e tablets, recursos multimídia como projetor, filmadoras digitais, gravadores digitais, caixa de som, recursos diversos como impressoras multifuncionais, impressora 3D, kits de laboratórios didáticos, kits educacionais de robótica, dentre outros.
Os equipamentos do LIFE têm sido de vital importância no apoio ao Projeto de Extensão Bingo: Lutando pela ciência no sertão paraibano, que tem participação do PPGF. Além disso, o LIFE também dá suporte aos eventos realizados pelo PPGF.

Laboratório de eletromagnetismo e física não-linear e Laboratório de prototipagem eletrônica da UAF-UFCG

Nestes laboratórios são desenvolvidos trabalhos com vibrações mecânicas lineares e não-lineares em finas hastes de aço magneticamente excitadas. A pesquisa baseia-se na análise teórica, computacional e na aquisição de dados experimentais. Estuda-se também o efeito de ruídos nas vibrações. Há também colaboração junto ao grupo do prof. Glauco Fontgalland do Departamento de Engenharia Elétrica da UFCG no desenvolvimento de antenas patch (rígidas e flexíveis).

O Laboratório de eletromagnetismo e física não-linear (6x5m²) com ar climatizado, conta com os seguintes equipamentos:

3 computadores para aquisição e análise de dados,
1 osciloscópio digital Agilent de 4 canais com largura de banda de 1 GHz, conexão LAN,
2 osciloscópios digitais de 100 MHz Agilent com interface USB,
3 geradores de funções arbitrárias digitais: um de 20 MHz Agilent com interface USB, outro de 40 MHz da Rigol,
Multiplexador de aquisição de dados Agilent com 20 canais, 2 MHz de largura de banda, com interface RS232, precisão de 6 ½ dígitos,
Sensor óptico CCD de deslocamento Keyence IL-S025 e amplificador Keyence IL-1000, com precisão de 10 mum, amplitudes de até 5mm, frequência até 10kHz.
1 câmera CCD para inspeção de placas de circuito impresso (PCIs),
Fontes DC variáveis reguladas (Agilent, Minipa, Phywe e Pasco),
Uma estação de solda,
Uma estação de retrabalho para soldagem/dessoldagem de componentes SMD.
O Laboratório de prototipagem eletrônica da UAF-UFCG (6x3m²), com ar climatizado, apto a fabricar PCIs via método fotográfico conta com os seguintes equipamentos:
4 computadores desktop: 1 para controle de equipamentos, 2 outros para simulações de circuitos eletrônicos e desenvolvimento de layouts de circuitos eletrônicos impressos,
Uma impressora laser e uma impressora jato de tinta com resolução de até 4000 dpis,
Fotoploter Raster Bungard com até 8000dpis de resolução para filme fotográfico para geração de layouts de circuitos eletrônicos impressos com pistas de espessura mínima de 8 mils,
Router CNC LPKF S42 com painéis de 12”x9” para furação e corte de contornos de PCIs,
Tanque de metalização de furos com controle de tempo para PCIs da LPKF,
Laminadora de filme fotossensível para painéis até tamanho A3,
Expositora UV dupla face tamanho A3 Bungard,
Reveladora de filme fotossensível Megauk com sprays, controle de temperatura e tempo,
Estufa Fanem com controle de temperatura, circulação e troca de ar, para processamento de PCIs,
Corrosora Megauk com esteiras de alimentação automática e sprays,
Prensa LPKF para PCIs multicamadas,
Forno LPKF com controle de temperatura para soldagem de componentes SMD da LPKF,
Capela química com exaustão,
Prensa térmica para PCIs.

Laboratório de Ensaios Magnéticos UAF/UFCG

O Laboratório encontra-se em construção, mas já conta com os seguintes equipamentos e facilidades:
Magnetômetro de Amostra Vibrante - Adquirido através dos Projetos CT-INFRA 2011 e 2013, de uma interação entre as Unidades Acadêmicas de Física e de Engenharia de Materiais. Esse equipamento é capaz de medir magnetização e susceptibilidade magnética de materiais variados como pós magnéticos, filmes finos, fitas amorfas e amostras bulk.
Possui eletroímã capaz de aplicar campos magnéticos contínuos de até 1.8 T, o que o torna suficiente para estudar uma variedade de ímãs permanentes de ferritas bem como materiais magnéticos doces de alta magnetização de saturação e baixa coercividade. Além disso, o equipamento conta com acessórios de temperatura e de magnetoresistência AC e DC. O acessório de temperatura permite que propriedades magnéticas sejam investigadas em temperaturas variando desde 80K até 1000K, tornando-o apto a estudar diagramas de fase de diversos materiais, desde supercondutores de alto Tc a ligas variadas contendo Fe, Co, Cu e Ni.
Por fim, o acessório de magnetoresistência AC e DC permite a realização de medidas elétricas em materiais magnéticos como filmes finos e fitas magnéticas amorfas, e estudar magnetoresistência gigante ou propriedades de absorção variadas.
Criostato dedo frio - permite que amostras sejam submetidas a temperaturas desde 4 K até 300 K ao tempo em que propriedades elétricas, ópticas e magnéticas sejam investigadas. Pró-Equipamentos 2012. O criostato pode também ser utilizado com Nitrogênio resfriado, sendo possível alcançar temperaturas de até 80 K.
Laboratório de preparação de materiais - Fornos, vidrarias, balança de precisão, capela, etc. Esses equipamentos são essenciais na preparação química de materiais nanoestruturados.
Para que o Laboratório de Ensaios Magnéticos entre em pleno funcionamento, é necessária a compra de dois equipamentos de segurança, são eles: um Nobreak Trifásico de 10 kVA 380V / 220V e um Chiller com uma unidade de água gelada com capacidade de refrigeração de 6.000 kcal/h. Informamos que o Nobreak Trifásico já foi adquirido via pregão eletrônico (Processo SEI 23096.020906/2019-42), e estamos realizando todos os esforços para que o Chiller seja comprado até o final de 2020.

Laboratório Instrumental do Projeto BINGO

Atividades
Atividades Realizadas no Laboratório de Metrologia
Calibração e caracterização dos equipamentos.
Atividades Realizadas dedicadas a RFI
Estas atividades estão relacionadas com 2 orientações em andamento.
Caracterização da interferência de radiofrequência no site do radiotelescópio BINGO.
Desenvolvimento de técnicas para a análise e o processamento dos sinais de RFI.
Elaborar uma atividade permanente de monitoramento de RFI on-site em tempo real.
Flags para eventos de grande intensidade.
Atividades realizadas em colaboração com a equipe do laboratório de radiometria da UFCG:
Construção de um receptor do tipo radiômetro simples com a corneta do Bingo.
Testes de aceitação do design.
Construção de um receptor do tipo autocorrelacionado.
Testes de estabilidade do sinal.
Desenvolvimento de técnicas de processamento digital do sinal.
Processamento de RFI
Compressed Sensing
Análise de diferentes tempos de integração para certificar os diferentes tipos de Física que podem ser realizados com o Radiotelescópio BINGO e o throughput de dados gerado em consequência.
Equipamentos

Material Utilizado do Laboratório de Metrologia
1.1.Câmara Semi-anecóica de 5m x 7m
1.2.ENA E5062A network analyzer da Agilent Technologies
1.3.Antena log-periódica Aaronia AG Hyperlog30100x, com faixa de operação de 380 MHz – 10 GHz e ganho de 4.5 dBi.
1.4.Kit de Calibração Open-Short-Load 50 Ohms Pasternack.
Material no Laboratório de Física dedicado a medição de RFI:
2.1.Espectrômetro E-callisto eC92, baseado em Philips CD1316LS/IV-3, cristal de quartzo LO 25.43 Mhz, Firmware V1.8
2.2.Antena Discone Huber+Suhner ECO 1399.17.0128
2.3.Notebook eMachines E627
2.4.2 Baterias estacionárias seladas 12V
2.5.Inversor de Potência 1000W
Material para o Receptor do BINGO
3.1.Antena Corneta produzida pela CALFER em São José dos Campos, 1.9 m x 5.0m, em Alumínio anodizado.
3.2.Polarizador
3.3.Transições circular quadrado
3.4.Magic-Tees
3.5.4 LNA Minicircuits ZX60-P162LN+
3.6.4 LNA Minicircuits ZX60-2531MA+
3.7.Filtros passa-banda, passa-baixa e passa-alta.

Observatório Pierre Auger

O Observatório Pierre Auger é uma obra desenvolvida em colaboração internacional, envolvendo pesquisadores de instituições de dezoito países. O Observatório compreende o maior detector de raios cósmicos em operação e o único no hemisfério sul, o que o destaca por permitir observar o centro da nossa galáxia. Tem como objetivo principal o estudo das partículas mais energéticas no Universo, que atingem a Terra vindas de diferentes direções, os chamados raios cósmicos ultra energéticos. Os dados experimentais obtidos no Observatório permitem dar passos importantes no entendimento de origem, processos de aceleração, propagação desde as fontes até a Terra, composição e espectro energético desses raios cósmicos de energias ultra altas.

Para mais informações acesse: https://www.auger.org/