Um dia na pele de

A quarta do grupo de física de materiais

Você é pesquisador num instituto público de física. O seu grupo estuda materiais que mudam de comportamento a poucos graus do zero absoluto: dois alunos, um difratômetro com turno marcado, um criostato dividido com outro grupo e um artigo em revisão. Nesta quarta-feira, quatro coisas pedem você ao mesmo tempo, e você decide a ordem.

A física do seu grupo não acontece na sua mesa: está no laboratório de calibração, na sala do difratômetro, no criostato. Andar pelo corredor leva tempo, e esse tempo entra no relógio do seu dia.

Saber o que é verdade com pouco hélio, pouco turno de máquina e pouco prazo.

Profissões com um dia assim: Físico · Físico de Materiais · Físico Computacional · Especialista em Metrologia

Ler o dia inteiro (contém os desfechos)

A quarta do grupo de física de materiais: o dia por escrito

Laboratório de calibração: O erro e o que não se sabe dele

Os sensores de temperatura do grupo voltaram da calibração. O certificado de cada um traz o erro medido num ponto e a incerteza da própria calibração, o quanto o laboratório não sabe sobre aquele erro.

A regra do instituto é conservadora: o sensor só volta para o experimento se o erro somado à incerteza couber na tolerância. Um erro pequeno com incerteza grande pode não caber. O criostato começa a esfriar às 10h com os sensores que estiverem montados.

Ache os sensores em que o erro somado à incerteza passa da tolerância. São esses dois. O termopar de 900 °C: 1,1 de erro mais 0,5 de incerteza dá 1,6, numa tolerância de 1,5. O Cernox de 2 K: 0,016 mais 0,006 dá 0,022, numa tolerância de 0,020. O termopar de 300 °C tem o maior erro da lista e cabe, por ter a menor incerteza. E o Cernox de 2 K é o que mede a corrida do criostato. Cada tentativa errada custa 6 minutos.

O que acontece conforme a hora em que você chega

Antes das 10h: Você achou antes das 10h. O Cernox reserva foi montado antes de o criostato começar a esfriar. O que for medido a 2 K esta semana tem a temperatura que diz ter.
Entre 10h e 14h: Você achou depois das 10h. O criostato já estava esfriando com o Cernox fora da tolerância. Trocar o sensor agora é esquentar tudo de novo, e o técnico pergunta se vale a pena.
Depois das 14h: Os certificados ficaram para depois das 14h. Os sensores voltaram para os experimentos como estavam. O que for medido com o Cernox de 2 K e o termopar de 900 °C esta semana vai ter um asterisco na temperatura.

Sala do difratômetro: O pico que não devia estar lá

Ana, sua aluna de mestrado, está no difratômetro com o gráfico na tela: um pico que nenhuma fase conhecida do material explica. Pode ser uma fase nova, o tipo de coisa que vira artigo. Pode ser o alumínio do porta-amostra, que tem um pico quase no mesmo lugar.

O turno do grupo na máquina acaba às 13h. O próximo é daqui a três semanas. Ainda faltam medir quatro amostras do projeto.

Remedir a mesma amostra num porta-amostra de silício. Ana troca o porta-amostra e mede de novo. O pico continua lá, mais fraco. Não é o alumínio, e ainda não está provado que é fase nova. As quatro amostras do projeto ficam para daqui a três semanas.
Medir as quatro amostras e deixar o pico para a análise. As quatro amostras saem medidas. O pico entra na reunião do grupo de sexta com uma interrogação no slide, e o seu colega mais antigo pergunta, na frente da Ana, por que ninguém trocou o porta-amostra.

O que acontece conforme a hora em que você chega

Antes das 9h30: Você foi ao difratômetro antes das 9h30. Ainda sobrava quase todo o turno. Qualquer escolha cabia nele com folga, e a Ana não precisou decidir sozinha.
Entre 9h30 e 12h: Você foi ao difratômetro depois das 9h30. Ana tinha passado uma hora olhando o pico sem mexer na fila. O turno que sobrava era curto para qualquer escolha.
Depois das 12h: O difratômetro ficou para depois do meio-dia. Ana passou a manhã sozinha diante do pico, sem saber se parava a fila. O turno acaba às 13h, e o que quer que tenha sido medido nele foi medido com a manhã já gasta.

Laboratório de baixas temperaturas: Metade do hélio

O hélio líquido chegou: metade do que foi pedido. O fornecedor diz que falta no mundo inteiro e que o próximo lote vem em seis semanas. O dewar está no laboratório, perdendo um pouco a cada hora.

Dá para uma corrida só. Lúcia, sua doutoranda, precisa dela para o capítulo três da tese, e a bolsa dela acaba em cinco meses. O grupo do professor Arnaldo, que divide o criostato, precisa dela para o relatório que vence na agência de fomento este mês.

Usar o hélio na corrida da Lúcia. A corrida da Lúcia começa e cobre metade das temperaturas da curva: o capítulo três vai ter dado, incompleto. O grupo do Arnaldo fica sem hélio até o próximo lote, e ele manda um e-mail à coordenação com você em cópia.
Ceder o hélio ao grupo do Arnaldo. O grupo do Arnaldo faz a corrida e entrega o relatório no prazo. Lúcia espera o próximo lote. Ela faz, na sua frente, a conta de quantas semanas sobram da bolsa depois disso.

O que acontece conforme a hora em que você chega

Antes das 10h30: Você foi ao criostato antes das 10h30. O hélio ainda estava quase todo no dewar. A corrida que saiu dali teve o hélio que chegou.
Entre 10h30 e 13h: Você foi ao criostato depois das 10h30. O dewar já tinha perdido uma parte. Lúcia e o aluno do Arnaldo estavam os dois na porta, esperando você.
Depois das 13h: O criostato ficou para depois das 13h. O hélio esperou no dewar até a tarde e um quinto dele evaporou. O que quer que tenha sido decidido, foi decidido com menos hélio do que chegou.

Sala dos pesquisadores: O revisor quer mais

O artigo do grupo voltou da revista. O revisor gostou, com uma condição: refazer a simulação com um modelo mais completo das interações entre os elétrons. No cluster do instituto, isso leva seis dias.

A resposta vence na sexta. E há dois meses um grupo da Coreia apresentou num congresso um resultado parecido com o seu, ainda sem artigo.

Rodar o modelo completo e pedir mais prazo à revista. Você manda o cálculo para a fila do cluster e escreve ao editor pedindo duas semanas. O editor concede. Na mesma tarde, o grupo da Coreia põe o artigo deles no ar, num servidor de preprints.
Responder com o modelo simples e argumentar por que ele basta. Você escreve três páginas mostrando por que o modelo simples captura o efeito. O artigo volta para o revisor na sexta. Se ele não se convencer, a resposta é não, e o cálculo de seis dias começa do zero.

O que acontece conforme a hora em que você chega

Antes das 11h: Você respondeu antes das 11h. A fila longa do cluster ainda estava aberta para a semana. Você escolheu com as duas saídas disponíveis.
Entre 11h e 15h: Você respondeu depois das 11h. A fila longa do cluster fechou às 11h para a manutenção do fim de semana. Qualquer cálculo novo só começaria na segunda.
Depois das 15h: O revisor ficou para depois das 15h. O editor tinha pedido um sinal até o fim do dia, e o e-mail ficou fechado até a tarde. O que quer que tenha sido respondido, foi escrito com pressa.

Copa: Café, e a pesquisa vista do laboratório

Seu Válter, técnico do instituto há 25 anos, está na pia lavando a garrafa térmica.

“…pesquisador aqui troca a cada bolsa. Quem sabe ligar aquele criostato sem quebrar sou eu.”

Ele tem razão sobre o criostato. E nenhum artigo do grupo tem o nome dele. Quinze minutos depois, você volta para o corredor pensando em quem segura a ciência que sai com o seu nome.

O que se ouve de passagem

Atravessar a empresa não é só deslocamento. No corredor as pessoas continuam falando, e o que elas dizem depende da hora e do que você ainda não resolveu. Nada disso custa tempo nem muda o dia.

…o criostato começa a esfriar às dez, com os sensores que tiverem lá.
…a Ana tá parada no difratômetro faz tempo, olhando um gráfico.
…chegou o hélio. Dizem que veio metade.
…aquele grupo da Coreia tá pra soltar o artigo, ouvi no congresso.

O que vem depois das escolhas

Se você escolheu “Usar o hélio na corrida da Lúcia” e “Remedir a mesma amostra num porta-amostra de silício”: Você deu o hélio à Lúcia e o turno inteiro do difratômetro ao pico da Ana. Os dois alunos tiveram o dia de que precisavam. O grupo do Arnaldo e as quatro amostras do projeto ficaram para depois.
Se você escolheu “Ceder o hélio ao grupo do Arnaldo” e “Rodar o modelo completo e pedir mais prazo à revista”: Você cedeu o hélio ao prazo de outro grupo e pediu mais prazo para o seu artigo. Na mesma quarta, o tempo dos outros veio antes do seu, e o grupo da Coreia não esperou por ninguém.
Se você escolheu “Responder com o modelo simples e argumentar por que ele basta” e “Medir as quatro amostras e deixar o pico para a análise”: Você defendeu o modelo simples diante do revisor e deixou o pico em aberto para medir as outras amostras. Duas vezes no mesmo dia, você seguiu com o que já tinha. Se alguém pedir a prova, ela ainda não existe.
Se você escolheu “Remedir a mesma amostra num porta-amostra de silício” e “Rodar o modelo completo e pedir mais prazo à revista”: Você parou a fila do difratômetro para remedir um pico e pediu duas semanas à revista para rodar o modelo completo. Duas vezes no mesmo dia, você trocou tempo por uma resposta mais completa.

Como o dia termina

Você foi para os certificados primeiro.

Havia uma aluna diante de um pico estranho, hélio evaporando e um revisor esperando, e você abriu os certificados de calibração. Passou 1h15 somando erro e incerteza, sensor por sensor.

Isso não é bom nem ruim. É informação: você começou pela confiança na própria medida. Metrologia é isso: antes de perguntar o que o material faz, perguntar se o termômetro diz a verdade.

Você foi para o pico primeiro.

Das quatro coisas, você escolheu a que podia ser uma descoberta ou uma sujeira. Passou 50 min na sala do difratômetro, ao lado da Ana, decidindo como gastar um turno que não volta.

Física experimental é isso: o resultado mais interessante do mês aparece num dado que pode estar errado, e a máquina só fica com você até as 13h.

Você foi para o hélio primeiro.

Você começou pelo laboratório de baixas temperaturas, onde havia hélio para uma corrida e dois grupos querendo fazê-la. Passou 45 min entre a tese da Lúcia e o prazo do Arnaldo.

Física de materiais em laboratório é também isso: o experimento depende de um recurso que falta no mundo, de uma máquina dividida e de gente com prazos que não combinam.

Você foi para o revisor primeiro.

Você começou pela sua mesa, onde um revisor pedia um cálculo de seis dias. Passou 55 min decidindo entre um modelo mais completo e um argumento mais bem escrito.

Física computacional é isso: todo modelo deixa alguma coisa de fora, e o trabalho é saber, e convencer alguém, de que o que ficou de fora não muda a resposta.

As três portas da Física

Física não é uma profissão só, são várias, e elas se separam pelo tipo de problema, não pelo tamanho do que se estuda.

Física experimental. Medir o que o material faz com máquinas, hélio e turnos que não sobram, e desconfiar do dado mais bonito.
Física computacional. Simular o que não dá para medir, e defender o que o modelo deixou de fora.
Metrologia. Garantir que a medida diz a verdade, com o tamanho exato do que não se sabe sobre ela.