Conceitos da física explicam a importância da quarentena no controle da taxa de infecção pelo coronavírus

Estudo conduzido na Unesp mostra que modelos matemáticos utilizados na descrição do comportamento físico de materiais magnéticos podem ser empregados também para descrever a propagação da COVID-19

José Tadeu Arantes | Agência FAPESP – Modelos matemáticos utilizados na descrição do comportamento físico de materiais magnéticos podem ser empregados para descrever também a propagação do novo coronavírus, causador da COVID-19.

Esta foi a conclusão de um estudo conduzido na Universidade Estadual Paulista (Unesp) por pesquisadores dos campi de Rio Claro e Ilha Solteira. O estudo foi coordenado por Mariano de Souza, professor do Departamento de Física da Unesp em Rio Claro. Artigo a respeito foi publicado no periódico Physica A: Statistical Mechanics and its Applications.

A ideia central do estudo foi estabelecer uma analogia entre conceitos do magnetismo e da epidemiologia, comparando a interação dos elétrons com a interação das pessoas. “Empregamos o modelo de Ising, amplamente utilizado em diversas áreas da física, para demonstrar a importância da quarentena na redução da taxa de infecção pelo coronavírus”, diz Souza à Agência FAPESP.

O comportamento magnético intrínseco dos elétrons está associado ao spin. De forma bem simplificada, o spin pode ser imaginado como um diminuto magneto, que aponta “para cima” ou “para baixo” em relação ao solo. Daí o uso dos termos em inglês spin up e spin down. Dependendo do tipo de material, os spins podem interagir uns com os outros. E tal interação é quantificada pela chamada energia de troca.

“O que fizemos foi imaginar as pessoas infectadas como ‘spin up’ e as pessoas não infectadas como ‘spin down’. O contato entre uma pessoa infectada e uma não infectada foi considerado de forma análoga à energia de troca no magnetismo”, relata Souza.

Fazendo uso de outros conceitos mais complexos da física, como a rede de Bethe (ver a figura) e a teoria de percolação, o grupo demonstrou o papel crucial desempenhado pela quarentena e o distanciamento social na mitigação da propagação do coronavírus.

“Consideramos que todas as pessoas que tenham contato entre si formam uma rede, partindo do princípio que o contato entre pessoas infectadas e não infectadas apresenta uma probabilidade de difundir a infecção. Por exemplo, imagine que uma pessoa infectada pelo coronavírus [paciente zero] tenha contato com outras pessoas, sem tomar os devidos cuidados de higiene [distanciamento social, uso de máscara facial, uso de álcool em gel etc.]. Os indivíduos eventualmente contaminados nesse grupo poderão contaminar familiares, amigos e outras pessoas com as quais tenham contato. Estas, por sua vez, contaminarão outras pessoas próximas. Com isso forma-se uma ‘rede de contato’, situação que corresponde à chamada rede de Bethe, um conceito utilizado em física da matéria condensada”, explica Souza.

“Se o paciente zero houvesse tomado os cuidados de higiene, teria evitado a contaminação de todas essas pessoas que foram indiretamente contaminadas por ele”, acrescenta.

O estudo foi produzido durante o doutorado de Isys Mello, orientanda de Souza. E contou com apoio da FAPESP por meio de auxílio regular concedido a Souza.

O professor Antonio Seridonio (Unesp – Ilha Solteira) também assina o artigo, intitulado Epidemics, the Ising-model and percolation theory: A comprehensive review focused on Covid-19, que pode ser lido em: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378437121002351.