A supercondutividade não deve ser vista simplesmente como um
aperfeiçoamento no processo normal de condução. No processo normal, um condutor
é essencialmente uma rede tridimensional de átomos, regularmente ordenados, que
apresenta grande quantidade de elétrons que não estão fortemente presos aos
átomos, chamados elétrons livres ou de condução. Tais elétrons, quando
submetidos a um campo elétrico externo, que cria uma diferença de potencial
entre as extremidades do condutor, movem-se para reduzir essa diferença,
formando a corrente elétrica. Como esses elétrons enfrentam alguma resistência
ao seu movimento, perdem energia, dissipada em forma de calor. Apesar de adequado
para descrever a condução normal, esse modelo não explica a supercondutividade,
que ocorre a baixas temperaturas, é necessário considerar outra forma de
interação entre elétrons, que não a seja a repulsiva.
De acordo com a teoria da supercondutividade formulada em 1957, pelos
físicos norte-americanos John Bardeen (1908-1991), Leon Cooper e John
Schrieffer, no estado supercondutor os elétrons não se movimentam como
partículas independentes, mas aos pares (denominados pares de Cooper). Esses
pares se formam a temperaturas muito baixas por ação de poderosas forças de
atração, com origens em fenômenos de natureza quântica (que os físicos ainda
não entendem inteiramente) e com a ajuda de ‘vibrações’ que ocorrem na rede de
átomos de alguns materiais. Os pares de Cooper apresentam um estado de energia
reduzida e se deslocam pelo material sem enfrentar resistência (portando, sem
perder energia).
A explicação para a prata, o cobre e o ouro (os melhores condutores de
eletricidade à temperatura normal que conhecemos, nesta ordem) não apresentam
supercondutividade, mesmo a temperaturas tão baixas quanto 0,05K (-273,10°C), é
a fraca capacidade de interação entre os elétrons e a rede de átomos desses
materiais. Neles, a ação das forças de atração responsáveis pela supercondutividade
mostra-se incapaz de superar a repulsão natural entre os elétrons, impedindo a
produção dos pares de Cooper – e as razões dessa incapacidade ainda são
estudadas pelos físicos. (José Fernando
Moura Rocha, Departamento de física
do estado sólido, Universidade Federal da Bahia).
Ciência Hoje, Março de
2012
Nenhum comentário:
Postar um comentário