Estudos de mecanismos físicos de aceleração de partículas até altas energias em aceleradores de partículas e em plasmas magneto-ativos solares. Mecanismos que podem explicar a ejeção de massas coronais pelo Sol. Mecanismos de aceleração do vento solar, evolução cinética destes plasmas e efeitos das partículas de poeira carregadas na propagação de ondas eletromagnéticas no meio interplanetário.

Estudos teóricos de mecanismos de produção de elétrons e pósitrons em processos nucleares de alta energia e sua possível contribuição para o espectro de radiação em explosões solares, particularmente na região sub-milimétrica (freqüências THz). Métodos de renormalização não-perturbativos e teorias efetivas para as forças nucleares. Estudos teóricos de propriedades e mecanismos de produção de partículas elementares em colisões de íons pesados relativísticos e em processos envolvendo raios cósmicos, visando descrever a formação e evolução termo e hidrodinâmica da matéria produzida em reações nucleares a altas energias. Esses estudos são particularmente relevantes para a proposição, análise e entendimento de assinaturas de (novos) estados da matéria que se acredita serem importantes fases no processo de evolução do universo primordial, tais como o plasma de quarks e glúons e o condensado de vidro de cor.

Pesquisas de galáxias ativas e quasares. Variabilidade de sinais de quasares e de núcleos ativos de galáxias através das ondas de rádio que emitem. Diagnósticos e testes de modelos. Investigação de variações rápidas de brilho e movimento superluminal nestes objetos e sua associação a jatos de plasma com velocidades muito próximas a da luz. Identificação de estruturas espaciais de quasares que podem servir de referência para VLBI-geodésico, e suas aplicações no monitoramento da rotação da Terra e impacto em geodésia espacial.

Outras estrelas além do Sol também possuem manchas, que são regiões de grande intensidade de campos magnéticos. Através de trânsitos planetários observados pelos satélites CoRoT e Kepler é possível inferir as propriedades de tais manchas como posição, tamanho e temperatura. Estima-se atualmente que a maioria das estrelas do tipo solar possuam planetas ao seu redor.

Atualmente são conhecidos mais de 3600 planetas e destes aproximadamente 75% eclipsam sua estrela hospedeira. Ao passar em frente à estrela, o planeta pode ocultar uma mancha na superfície da estrela causando assim uma pequena variação na curva de luz durante o trânsito. Através de um modelo que simula o trânsito de um planeta em frente a uma estrela com manchas, é possível caracterizar estas manchas. O ajuste das pequenas assinaturas (imagem ao lado) na curva de luz devido às manchas fornece os parâmetros físicos das manchas como tamanho, intensidade, temperatura, campo magnético e evolução temporal. A detecção de uma mesma mancha em vários trânsitos pode-se estimar o período de rotação da estrela e até se a mesma possui rotação diferencial como o nosso Sol.

Esse método já foi aplicado a estrelas observadas pelos satélites CoRoT e Kepler. O mesmo modelo que simula o trânsito de um planeta diante da estrela hospedeira pode ser aplicado ao estudo de luas ou anéis destes planetas. Os resultados da simulação mostraram que trânsitos de luas e anéis são detectáveis. Medidas na duração e no instante central dos trânsitos podem indicar pequenas variações causadas pelo movimento do planeta em torno do centro de massa comum entre o planeta e a lua.

O circuito elétrico atmosférico global (CEAG) liga separação de cargas elétricas em regiões com distúrbios elétricos, a correntes elétrica fluindo em regiões de tempo bom. O circuito é fechado por duas superfícies eletricamente condutoras, a superfície da Terra e a base da ionosfera. Na ausência de um mecanismo para manter a diferença de potencial de 250 kV da ionosfera com respeito a superfície terrestre, as correntes de tempo bom deveriam cessar em alguns minutos. Wilson (1920) sugeriu a hipótese de que as tempestades poderiam atuar como um gerador, carregando a base da ionosfera e a superfície terrestre, mantendo assim o CEAG. De fato, existe uma correspondência estreita entre a curva de Carnegie representando a variação diária do campo elétrico de tempo bom medido nos oceanos, e a variação diária de ocorrência de tempestades. O CEAG é afetado pelo Sol e sua atividade, pela atividade geomagnética, pelos raios cósmicos, aerossóis e poluição.

O CEAG foi também utilizado para estudar precursores de curto prazo da atividade sísmica. A motivação principal para estes estudos é que hoje em dia, a emanação de gás Rádon em excesso é uma evidencia observacional indiscutível (talvez a única) associada a atividade sísmica. Como o decaimento de Rádon é a maior contribuição para a ionização na baixa troposfera (até 10 km), mudança no regime de emanação de Rádon irá modificar a condutividade elétrica perto da superfície da terra, e, portanto, irá modificar o valor do campo elétrico de tempo bom. São efeitos difíceis de ser observados, pelo fato do campo elétrico ser muito variável devido a outros fenômenos como tempestades, neblina, poeira, vento, chuva, neve aerossóis, e a poluição do ar. Costuma-se definir as condições de tempo bom como: tempo sem precipitação (chuva, neve, neblina, nevoeiro, etc..), cobertura de nuvens mínima, velocidade do vento < 6 m/s, nenhum sistema de tempestades em um raio de 75 km.

Os objetivos principais do monitoramento continuo do CEAG são: (i) obtenção de curvas de Carnegie e evolução em função da estação do ano, do ciclo de atividade solar, da presença de distúrbios solares e geomagnéticos; (ii) relação com atividade sísmica na costa pacífica do Peru.

Investigação do Sol como estrela e seus regimes de atividade. Sol calmo, quiescente e ativo. Diagnósticos obtidos a partir de observações realizadas em observatório de altitude nos Andes Argentinos mediante convênio com o Complejo Astronômico El Leoncito (CASLEO órgão do CONICET, Argentina) destacando-se o rádio-telescópio solar para ondas sub-milimétricas (SST).

Operação de detector de raios cósmicos solares. Rádio-telescópio polarimétrico de micro-ondas (7 GHz) para patrulhamento solar no CRAAM, SP. Pesquisas sobre estrutura da atmosfera solar, formação de manchas no disco do Sol e dos plasmas confinados nas regiões ativas associadas. Ciclos de atividade solar. O meio interplanetário e sua perturbação por atividade solar. Armazenamento de energia em regiões ativas e sua liberação na forma de explosões. Fenômeno de ejeção de massas coronais. Mecanismos físicos de aceleração de partículas a altas energias em aceleradores de partículas e em plasmas magneto-ativos solares.

(Inclui alta e baixa atmosfera terrestre, clima espacial, relações solares-terrestres)

A alta atmosfera terrestre, ionosfera e plasmasfera. Diagnósticos obtidos através de técnicas rádio científicas (propagação de sinais VLF, GPS, absorção de ruído cósmico e iono-sonda). Pesquisas experimentais com instalação e operação de estações em diversos sítios no Brasil, Argentina, Peru, México e na Antártica.

Associação de anomalias de propagação VLF com fenômenos solares e geofísicos, e fenômenos naturais como eventos sísmicos. Impactos no planeta por fenômenos no espaço exterior na propagação dos sinais destacando-se os efeitos por explosões solares e cósmicas. Conteúdo de elétrons livres na ionosfera, na plasmasfera e sua variação diurna, sazonal, e em presença de atividade solar, com medidas de sinais GPS e de absorção de ruído cósmico em ondas métricas. Baixa atmosfera terrestre, troposfera, técnicas radiométricas para determinação de conteúdo de vapor de água precipitável.

Estudos do campo elétrico atmosférico e sua variação temporal diurna (curva de Carnegie), associação com fenômenos naturais como relâmpagos e eventos sísmicos. Propagação de ondas milimétricas e sub-milimétricas (frequências THz) na troposfera. Influência de do clima espacial em sistemas tecnológicos no espaço, incluindo satélites artificiais, e na superfície da Terra.

Interferometria de longa linha de base (VLBI: Very Long Baseline Interferometry) aplicada a geodésia de precisão para medidas das irregularidades na rotação da Terra, movimentos plásticos do planeta e duração dos dias. Operação regular de antena de 14,2 metros do Rádio Observatório Espacial do Nordeste, Eusébio/Fortaleza, CE, integrada ao International VLBI Service (IVS) mediante contrato Mackenzie-NASA, convênio Agência Espacial Brasileira e cooperação com INPE.

Desenvolvimento e implementação de sistema piloto de novo sistema brasileiro de georeferenciamento (Geomack) com aplicações ao sincronismo de tempo em atuadores remotos (repetidoras de telefonia, comando de disjuntores, dispositivos em agricultura de precisão, etc.), navegação e posicionamento remoto.

 Orbitografia utilizando o sistema Geomack. Determinação de órbitas de satélites artificiais considerando perturbações por força monogênicas e poligênicas e ressonâncias. Órbitas de satélites orbitando satélites planetário.

Sistema de Informações Geográficas (SIG) e Processamento Digital de Imagens (PDI) aplicados à análise espacial relacionada à gestão municipal, planejamento urbano e regional, engenharia de transportes, meio ambiente, recursos hídricos, operações urbanas, políticas públicas ambientais e urbanas, monitoramento, análise e alerta de desastres naturais, entre outras áreas. Desenvolvimento de ferramentas computacionais para geoprocessamento e geoposicionamento.

Desenvolvimento de algoritmos e simulações computacionais para geoposicionamento. Projetos desenvolvidos no Laboratório de Geotecnologias da Escola de Engenharia da Universidade Presbiteriana Mackenzie. Cooperação interna com os cursos de Engenharia Civil e de Arquitetura e Urbanismo.s (Lua, Europa, Titan). Constelações de satélites artificiais. Cooperação com o INPE e UNIFESP.

Tecnologia de grandes antenas. Rádio-propagação de ondas milimétricas e submilimétricas. Rádio astronomia solar em ondas milimétricas e submilimétricas no laboratório de altitude Complejo Astronômico El Leoncito. Operações do Rádio-Observatório do Itapetinga, Atibaia, SP, mediante convênio de cooperação com o INPE, destacando-se o rádio-telescópio de 13,7 metros para ondas milimétricas, patrulhamento solar em micro-ondas e estação de rastreio em VLF.

Pesquisa e desenvolvimento de dispositivos sensores, materiais e filtros para aplicações no infravermelho médio e distante. Tecnologia na faixa Terahertz de frequências. Aplicações para sensoriamento de atividade no disco solar.

Implementação de fotômetros de radiação solar THz para operações em plataformas espaciais. Integração e utilização de experimento espacial Terahertz construído pelo CRAAM, denominado de SOLAR-T a missões para observações de explosões solares com sistemas fotométricos THz a bordo de balões estratosféricos em voos de longa duração.

Desenvolvimento e implementação de telescópio fotométrico para observações solares em frequencias discretas THz no solo, em sítios de altitude muito elevada e baixo conteúdo de vapor de água (Altiplano chileno, Polo Sul, etc.). Parcerias com CCS/UNICAMP, Universidade da Califórnia em Berkeley e em Santa Barbara, Califórnia, Instituto de Física Lebedev de Moscou e Instituto Nacional de Rádio Astronomia, USA. Desenvolvimento de câmera sub-THz solar a múltiplos feixes para ser acoplada a antena de 12 metros parte do projeto argentino-brasileiro Llama. Colaboração com cursos de Engenharia Elétrica e Engenharia de Materiais da Escola de Engenharia Mackenzie.