“Toda e qualquer teoria para a supercondutividade será desaprovada!” A afirmação do físico suíço-americano Felix Bloch resumia o sentimento de inúmeros especialistas sobre o tema em meados da década de 30. Mas, antes de qualquer argumento, é necessário entender do que estamos falando. A supercondutividade é, antes de mais nada, uma propriedade física. Tal termo está ligado a uma característica dos materiais descoberta acidentalmente em 1911, por Heike Kamerlingh Onnes.
Trata-se da possibilidade que alguns materiais têm (o mercúrio foi o primeiro testado) de perder sua resistência elétrica quando submetidos a temperaturas extremamente baixas. O físico resfriou o elemento e descobriu que a corrente elétrica torna-se nula perto do zero grau Kelvin ( medida de temperatura). Para entender melhor, seria como submeter o elemento a uma temperatura de – 268,95 graus Celsius (medida ao qual estamos acostumados). O fenômeno surpreendeu os físicos, porque possibilita que uma corrente flua eternamente.
O que acontece é que, normalmente, a energia vai se terminando à medida que os elétrons do interior de um metal se colidem. Essas colisões só ocorrem porque há agitação térmica e vibrações entre os elementos. Na medida em que a temperatura começa a ser reduzida diminuem as vibrações e movimentos de elétrons, e, por isso, não há choque entre eles. Isso explica, de alguma forma, o funcionamento dos trens que flutuam sobre trilhos, ou ainda, o atualíssimo acelerador de partículas, produzido em Genebra, na Suíça.
Mas a grande jogada da supercondutividade não é essa. O problema é que o alinhamento perfeito entre elétrons e átomos que gera a supercondutividade só ocorre no zero grau absoluto. Não ocorrendo, assim, abaixo da temperatura crítica (cerca de -200ºC).
Alguns físicos sugeriram que a supercondutividade era resultado de um estado quântico. Dessa maneira, os elétrons que conduzem a eletricidade juntam-se em uma mesma ordem, formando um estado coletivo que se movimenta conjuntamente na rede cristalina.
Outros cientistas, entre eles o norte-americano John Bardeen, fizeram novas descobertas que ajudam a entender o mistério da supercondutividade. Ele percebeu os isótopos - que tem massa maior por possuir alguns nêutrons extras. O resultado foi que quanto mais leve o isótopo, mais elevada a temperatura crítica do estado supercondutor. Bardeen concluiu que a rede cristalina passaria a vibrar diferentemente devido aos isótopos e a interação dos elétrons com tais vibrações eram fundamentais para entender a supercondutividade.
Daí em diante físicos de todo o mundo passaram a tentar entender o comportamento dos elementos a partir da supercondutividade. Porém, foi Bardeen que publicou uma teoria, em 1958, em que dizia que os elétrons formam pares e assim agem de forma conjunta. Para arrancá-los deste estado é necessário fornecer um valor mínimo de energia para quebrar um destes pares. Mais tarde os físicos Johannes Bednorz e Alex Muller tentavam buscar materiais dotados de um efeito especial intenso, chamado Jahn- Teller, que nada mais é do que uma deformação da rede cristalina que ocorre ao redor de certos átomos. Eles analisaram as deformações por meio dos fômons - ondas que se propagam dentro do material. A partir desta teoria seria possível prever quantos movimentos de onda acontecem em um material, bastando conhecer somente sua estrutura cristalina.
O mistério da supercondutividade ainda circula no mundo dos físicos. O que se sabe ao certo é que não são apenas simples vibrações de elementos e que entender o funcionamento dela pode trazer muitas contribuições práticas para a vida do ser humano.
Matéria produzida a partir da reportagem "Supercondutividade: que vibrações são essas?" da revista Ciência Hoje do mês de junho de 2008.
Trata-se da possibilidade que alguns materiais têm (o mercúrio foi o primeiro testado) de perder sua resistência elétrica quando submetidos a temperaturas extremamente baixas. O físico resfriou o elemento e descobriu que a corrente elétrica torna-se nula perto do zero grau Kelvin ( medida de temperatura). Para entender melhor, seria como submeter o elemento a uma temperatura de – 268,95 graus Celsius (medida ao qual estamos acostumados). O fenômeno surpreendeu os físicos, porque possibilita que uma corrente flua eternamente.
O que acontece é que, normalmente, a energia vai se terminando à medida que os elétrons do interior de um metal se colidem. Essas colisões só ocorrem porque há agitação térmica e vibrações entre os elementos. Na medida em que a temperatura começa a ser reduzida diminuem as vibrações e movimentos de elétrons, e, por isso, não há choque entre eles. Isso explica, de alguma forma, o funcionamento dos trens que flutuam sobre trilhos, ou ainda, o atualíssimo acelerador de partículas, produzido em Genebra, na Suíça.
Mas a grande jogada da supercondutividade não é essa. O problema é que o alinhamento perfeito entre elétrons e átomos que gera a supercondutividade só ocorre no zero grau absoluto. Não ocorrendo, assim, abaixo da temperatura crítica (cerca de -200ºC).
Alguns físicos sugeriram que a supercondutividade era resultado de um estado quântico. Dessa maneira, os elétrons que conduzem a eletricidade juntam-se em uma mesma ordem, formando um estado coletivo que se movimenta conjuntamente na rede cristalina.
Outros cientistas, entre eles o norte-americano John Bardeen, fizeram novas descobertas que ajudam a entender o mistério da supercondutividade. Ele percebeu os isótopos - que tem massa maior por possuir alguns nêutrons extras. O resultado foi que quanto mais leve o isótopo, mais elevada a temperatura crítica do estado supercondutor. Bardeen concluiu que a rede cristalina passaria a vibrar diferentemente devido aos isótopos e a interação dos elétrons com tais vibrações eram fundamentais para entender a supercondutividade.
Daí em diante físicos de todo o mundo passaram a tentar entender o comportamento dos elementos a partir da supercondutividade. Porém, foi Bardeen que publicou uma teoria, em 1958, em que dizia que os elétrons formam pares e assim agem de forma conjunta. Para arrancá-los deste estado é necessário fornecer um valor mínimo de energia para quebrar um destes pares. Mais tarde os físicos Johannes Bednorz e Alex Muller tentavam buscar materiais dotados de um efeito especial intenso, chamado Jahn- Teller, que nada mais é do que uma deformação da rede cristalina que ocorre ao redor de certos átomos. Eles analisaram as deformações por meio dos fômons - ondas que se propagam dentro do material. A partir desta teoria seria possível prever quantos movimentos de onda acontecem em um material, bastando conhecer somente sua estrutura cristalina.
O mistério da supercondutividade ainda circula no mundo dos físicos. O que se sabe ao certo é que não são apenas simples vibrações de elementos e que entender o funcionamento dela pode trazer muitas contribuições práticas para a vida do ser humano.
Matéria produzida a partir da reportagem "Supercondutividade: que vibrações são essas?" da revista Ciência Hoje do mês de junho de 2008.
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