Supercondutividade: diferenças entre revisões
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A '''supercondutividade''' é uma propriedade física de característica intrínseca de certos materiais que, quando resfriados a [[temperatura]]s extremamente baixas, tendem a conduzir [[corrente elétrica]] sem [[resistência elétrica|resistência]] nem perdas.
Esta propriedade foi descoberta em Abril de [[1911]], pelo físico [[Holanda|holandês]] [[Heike Kamerlingh Onnes]] em seu [[laboratório]] em [[Leiden]]. Guiado por seu brilhante trabalho na fabricação do [[hélio]] líquido, o que possibilitou o avanço necessário para alcançar temperaturas muito baixas, da ordem de 1 K. A supercondutividade foi pela primeira vez notada enquanto Onnes observava o comportamento do [[mercúrio (elemento químico)|mercúrio]] quando resfriado a 4 K (-452,47 °F
Assim como o [[ferromagnetismo]] e as linhas espectrais atômicas, a supercondutividade pode ser entendida como um fenômeno quântico [[macroscópico]], ou seja, este estado pode ser descrito por uma única [[função de onda]]. Caracteriza-se também por um fenômeno chamado de Efeito Meissner-Ochsenfeld, que é a ejeção de um campo magnético suficientemente fraco do interior do material que impede que campos externos penetrem no supercondutor, às vezes confundido como um tipo de [[diamagnetismo]] perfeito, assim como as transições no estado supercondutor. A ocorrência do Efeito Meissner indica que a supercondutividade não pode ser entendida simplesmente como a idealização de um [[condutor]] perfeito como na física clássica.
A [[resistividade elétrica]] dos [[condutor]]es metálicos decresce gradualmente quando se diminui a temperatura. No entanto, em condutores normais como o [[cobre]] e a [[prata]], esse decréscimo é limitado por impurezas e outros defeitos. Mesmo próximo ao [[zero absoluto]] (0 K (-273,15 °C ou -459,67 °F)) , uma amostra de cobre apresenta resistência, mas num supercondutor a resistência cai abruptamente a zero quando o material é resfriado abaixo de sua [[temperatura crítica]]. A [[corrente elétrica]] fluindo em um [[circuito]] feito de fios supercondutores pode persistir indefinidamente sem qualquer fonte de [[energia]].
Um dos fatores limitantes para aplicação e pesquisa dos supercondutores no passado foi
==Classificação==
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[[Ficheiro:Heike Kamerlingh Onnes and Johannes Diderik van der Waals.jpg|thumb|250px|[[Heike Kamerlingh Onnes]] e [[Johannes Diderik van der Waals|Van der Waals]]]]
Grandes avanços na área da refrigeração a baixíssimas temperaturas foram feitos durante o [[século XIX]]. A supercondutividade foi primeiramente retratada em [[1911]] pelo [[físico]] holandês, [[Heike Kamerlingh Onnes]], cuja grande parte da sua contribuição científica está no campo da [[refrigeração]] a temperaturas extremamente baixas. Por volta de [[1908]], em seu laboratório em [[Leiden]], conseguiu liquefazer o hélio resfriando algumas amostras a uma temperatura de 1 K. Onnes produziu apenas poucos [[milímetro]]s cúbicos de [[hélio líquido]] naqueles dias, mas foi um marco para novas explorações em regiões de temperaturas nunca antes estudadas. O hélio líquido permitiu a possibilidade e se alcançar temperaturas próximas ao [[zero absoluto]]
Ainda em [[1911]], Onnes começou a investigar as propriedades elétricas dos metais em temperaturas extremamente frias. Pois já era conhecido há muitos anos que a [[resistência elétrica]] dos metais tende a diminuir quando resfriados abaixo da [[temperatura ambiente]], mas não se sabia até que ponto limite a resistência conseguiria cair com o diminuir da temperatura. Alguns [[cientista]]s, como [[Lord Kelvin]], acreditavam que o fluxo de [[elétron]]s num condutor seria completamente parado quando a temperatura se aproximasse do zero absoluto. Outros cientistas, inclusive o próprio Onnes, acreditavam que a resistência elétrica iria se dissipar. Muitos também sugeriram que a resistência diminuiria constantemente favorecendo a melhor condução de eletricidade.
Num ponto onde a temperatura era baixíssima, os cientistas perceberam que havia um nivelamento no comportamento do material onde a resistência praticamente desaparecia. O grupo de Onnes tentou então atravessar uma corrente elétrica por uma amostra muito pura de [[mercúrio (elemento químico)|mercúrio]] em forma de fio, e mediu a variação da sua resistência elétrica em função da temperatura. A 4,2 K a resistência simplesmente sumiu, e para surpresa dos cientistas, havia uma corrente fluindo através do fio de mercúrio e nada impedia seu fluxo
Foi reconhecida a importância desta descoberta na comunidade científica pelo seu potencial econômico e comercial. Pois num condutor elétrico sem resistência teoricamente poderia transportar correntes sem perdas, não importando a distância a ser percorrida. O grupo de Onnes descobriu que fios supercondutores atravessados por uma corrente em "loop" mesmo depois de anos ligados não apresentavam perda no fluxo podendo permanecer ativos por um tempo inestimável, chamando esse fenômeno de correntes persistentes. Por seus esforços, Onnes, foi contemplado com o prêmio [[1913#Pr.C3.A9mio_Nobel|Nobel em 1913]].
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O que [[Heike Kamerlingh Onnes|Kamerlingh Onnes]] observou foi que a [[resistência elétrica]] de alguns [[metais]] como o [[mercúrio (elemento químico)|mercúrio]], [[chumbo]] e [[estanho]] desapareciam completamente quando resfriados abaixo de uma [[temperatura crítica]] que é característica a cada tipo de material assim como a [[capacidade térmica]].
O método mais simples de medir a resistência elétrica de algum material é colocá-lo em série num [[circuito elétrico]] com uma fonte de corrente determinada por ''I'' e medir a [[tensão elétrica]] ''V'' que atravessa o material. A resistência elétrica do material pode ser dada pela [[Lei de Ohm]],
Supercondutores são capazes de manter a corrente que os atravessa fluindo mesmo sem a aplicação de nenhuma tensão, propriedade essa explorada no estudo dos supercondutores eletromagnéticos como os encontrados nas máquinas ''MRI'' (imagem por [[ressonância magnética]]). Experimentos demonstraram que as correntes fluindo por anéis supercondutores podem persistir por anos sem decaimento algum. Evidências experimentais mostram que o tempo médio de existência da corrente chega há 100.000 anos. Já estimativas teóricas estimam que o tempo de duração destas correntes possa ser comparado ao tempo de existência do universo, dependendo da [[geometria]] e temperatura do fio supercondutor.
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Num condutor normal, a corrente elétrica pode ser comparada a um fluido de [[elétrons]] se movendo por uma pesada rede iônica. Os elétrons estão em constante choque com os [[íons]] da rede, e durante cada colisão parte da energia carregada pelo elétron é absorvida pela rede e convertida em [[calor]], que na verdade é chamada de [[energia cinética]] vibracional dos íons da rede. Assim a energia carregada pela corrente é constantemente dissipada, chamamos esse fenômeno de resistência elétrica.
Essa situação é diferente nos supercondutores. Num supercondutor convencional, o problema do fluido eletrônico não pode ser resolvido para elétrons individuais, mas sim para pares de elétrons, conhecidos como pares de Cooper. Esse pareamento é causado por uma força atrativa entre os elétrons pela troca de [[fônons]]. Assim como na [[Mecânica Quântica]], o espectro de energia desse par de Cooper possui um gap de energia, que aqui significa o mínimo de energia ΔE que precisa ser aplicado para excitar esse fluido eletrônico. Esse valor de energia ΔE é maior que a energia térmica da rede dada por ''kT'',
Existe ainda outra classe de supercondutores, conhecidos como supercondutores do tipo II, que incluem todos os supercondutores de altas-temperaturas. Uma pequena resistividade aparece em temperaturas não tão mais baixas do que a temperatura crítica para a transição supercondutora quando um campo elétrico é aplicado em conjunto com um campo magnético forte, que pode ser causado pela corrente elétrica. Isso pode ser comparado ao movimento de [[vórtice]]s no superfluido eletrônico, que dissipa um pouco da energia carregada pela corrente elétrica. Se a corrente é relativamente pequena, esses vórtices se tornam estacionários, e a resistividade desaparece. A resistência provocada por esse efeito é pequena se comparada com a dos materiais não supercondutores, mas precisam ser levadas em conta nos experimentos. Entretanto, quando a temperatura cai suficientemente abaixo da temperatura de transição supercondutora, esses vórtices podem ficar parados dentro de uma fase desordenada, porém estacionária conhecida como ''vortex glass''. Abaixo dessa temperatura de transição, a resistência desses materiais se torna realmente zero.
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