Os laureados de física em 2003: Alexei Abrikosov, Vitaly Ginzburg
e Anthony Leggett, da esquerda para a direita (fotos: reprodução)
A supercondutividade é observada em certos materiais que, quando resfriados a temperaturas próximas do zero absoluto (-273°C ou 0 K), são capazes de conduzir eletricidade sem apresentar resistência e, portanto, sem dissipar energia sob forma de calor. Descoberta em 1911, ela abriu as portas para uma grande revolução tecnológica: materiais supercondutores poderiam reduzir gastos com produção e transmissão de energia e conduzir correntes elétricas mais altas.
É graças à supercondutividade, por exemplo, que é possível criar campos magnéticos potentes o suficiente para obter imagens por ressonância magnética — tecnologia premiada com o Nobel de medicina deste ano. Outra área de aplicação prática do fenômeno é a de transportes: no Japão, bobinas supercondutoras estão por trás da criação de um trem que levita, ainda em estágio embrionário. Porém, o uso da supercondutividade ainda esbarra nas baixas temperaturas necessárias para sua obtenção.
Não é a primeira vez que o Nobel de física premia estudos sobre a supercondutividade. Em 1913, o holandês Heike Onnes foi laureado pela descoberta do fenômeno. Em 1972, os americanos J. Bardeen, L.N. Cooper e T. R. Schrieffer dividiram o prêmio pela teoria formulada em 1957 para descrever a supercondutividade.
No entanto, esse modelo só se aplica a metais que perdem a capacidade supercondutora quando submetidos a campos magnéticos muito altos (conhecidos como supercondutores de tipo 1). Só foi possível compreender o fenômeno nos supercondutores de tipo 2 com uma teoria proposta no final dos anos 1950 por Abrikosov.
Os compostos de tipo 2 — ligas de diversos elementos, metálicos ou não — conservam a supercondutividade mesmo sob efeito de campos magnéticos mais fortes. O modelo de Abrikosov se baseia na teoria proposta no início dos anos 1950 por Ginzburg junto com o físico russo Lev Landau (1908-1968). Os dois formularam equações matemáticas para descrever efeitos observados em laboratório. Embora elaboradas com supercondutores de tipo 1, elas se mostraram válidas também para os de tipo 2.
Microfotografia de um composto supercondutor formado por
lantano, estrôncio, cobre e oxigênio (reprodução/CH 49)
Em um material supercondutor, os elétrons se organizam em pares e se comportam da mesma forma ao viajar com a mesma velocidade. Uma propriedade similar se verifica na superfluidez — o outro fenômeno contemplado pelo Nobel. Em temperaturas próximas a 0 K, alguns superfluidos têm seus átomos organizados em pares. Assim como a supercondutividade reduz a resistência à passagem de corrente elétrica, a superfluidez reduz a resistência do movimento interno dos átomos de um líquido e diminui sua viscosidade.
Foi Anthony Leggett quem descreveu em 1970 como átomos de um isótopo de hélio ( 3 He) interagem e se ordenam no estado de superfluidez. O mesmo fenômeno já havia sido satisfatoriamente descrito para o isótopo mais abundante desse elemento — 4 He.
A formação de turbulência em superfluidos tem sido usada para estudar como a ordem pode se tornar caos. Entender melhor como são criadas turbulências é um dos últimos problemas da física clássica ainda não resolvido.
“Pelas teorias anteriores, tanto a supercondutividade de tipo 2 quanto a superfluidez do 3 He não deveriam ocorrer. As teorias de Abrikosov e Leggett são análogas e estendem o entendimento desses fenômenos ao caso mais geral”, explica Bruno Mota, físico do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF). “Os métodos desenvolvidos por ambos foram aplicados em várias áreas da física.”
Conheça alguns dados biográficos dos laureados
Liza Albuquerque
Ciência Hoje On-line
07/10/03
