Um truque da física faz um ímã levitar

Por , em 21.11.2018

A física tem dessas coisas: parece magia, mas é tecnologia (ou, pelo menos, conhecimento científico). O vídeo abaixo mostra um experimento que parece saído diretamente dos corredores de Hogwarts:

O vídeo mostra um cubo magnético de neodímio sobre uma superfície de óxido de cobre-ítrio-ítrio — YBa2Cu3O7, apelidado de YBCO — dentro do fundo de um copo de isopor. Uma pequena quantidade de nitrogênio líquido é despejada lentamente sobre o YBCO. Enquanto esfria, o disco se torna um supercondutor e o cubo levita. A gravação foi publicada em um canal do YouTube de demonstrações de lições ciências naturais da Universidade de Harvard.

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Esse fenômeno de levitação magnética quântica foi descoberto pelos físicos alemães Walther Meissner e Robert Ochsenfeld em 1933. A expulsão de um campo magnético de um supercondutor – durante sua transição para o estado supercondutor – foi batizada de efeito Meissner–Ochsenfeld (ou só efeito Meissner, para a tristeza do falecido Ochsenfeld).

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A física por trás do truque

A supercondutividade pode ser entendida por meio de alguns conceitos básicos da condutividade. Alguns elementos e materiais (condutores) servem como um conduíte elétrico, o que significa que elétrons passam através deles com relativa facilidade. Mesmo assim, esses elétrons ainda esbarram em átomos que compõem o condutor e perdem um pouco de energia a cada colisão. Porém, como os elétrons se juntam em temperaturas baixas, quando os condutores são esfriados, eles podem circular livremente, sem sofrer essas colisões.

“A junção faz com que as colisões que normalmente esgotam a energia do fluxo de elétrons não tenham efeito porque as colisões são mais fracas do que a ligação dos elétrons”, explica a física Jennifer Hackett em um texto para a revista “Scientific American”. Quando estão frios o suficiente, esses materiais condutores viram supercondutores. A temperatura necessária para que isso aconteça varia de acordo com o material usado.

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Ela também explica a magia por trás do Efeito Meissner, demonstrado no vídeo de Harvard. “Em temperaturas normais, os campos magnéticos podem passar pelo material normalmente. Uma vez que o material esteja frio o suficiente para exibir supercondutividade, no entanto, esses campos magnéticos são expelidos. Qualquer campo magnético que esteja passando deve se mover ao redor [do supercondutor]. Quando um ímã é colocado acima de um supercondutor em temperatura crítica, o supercondutor afasta seu campo ao agir como um ímã com o mesmo pólo, fazendo com que o ímã seja repelido, isto é, “flutue” – sem necessidade de truques mágicos”. [Scientific American, The Kid Should See This]

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