Levitação Quântica, como funciona?

O que você acaba de ver na imagem acima, é chamado de levitação quântica, nesta imagem só estão presentes os imãs de neodímio e o supercondutor. Mas como tudo isso acontece? Primeiramente vamos falar da supercondutividade.

Supercondutividade na verdade é uma propriedade física da matéria presente em certos materiais. Quando resfriados a uma certa temperatura, esse material tende a conduzir uma corrente elétrica sem nenhuma perda, ou seja, sem resistência. Essa temperatura é chamada de temperatura crítica (Tc).

Os supercondutores não gostam de campos magnéticos e quando resfriados a uma temperatura menor que a sua temperatura crítica surge o Efeito Meissner. Quando isso ocorre, o supercondutor expulsa todo campo magnético aplicado a ele e cancela todo o fluxo interno, agindo como um material diamagnético perfeito.

Nós sabemos que nem tudo é perfeito,  algumas linhas de campo conseguem atravessar o supercondutor e se mantém presas em certas condições. Mas essa linhas de campo que atravessam o supercondutor vêem em quantidades distintas e isso é física quântica.

As linhas de campo que atravessaram o supercondutor agem como partículas quânticas. O que acontece é que as linhas de campo presentes dentro do supercondutor estão se movimentando e acabam dissipando energia quebrando seu estado de supercondutividade. O que ocorre é que o material aprisiona essa linhas, chamadas de fluxons, e elas ficam presas naquele lugar. Qualquer que seja o movimento do supercondutor, vai mudar a configuração deles. Esse efeito é chamado de prisão quântica.

Bem, o que ocorre não é somente levitação ou repulsão e sim, prisão quântica. Qualquer que seja a posição do supercondutor vai ocorrer uma nova configuração dos fluxons e ele permanecerá preso. Então, o que é chamado de levitação quântica na verdade o que ocorre é a prisão quântica.

Confira o vídeo abaixo com algumas demonstrações da levitação quântica.

Você pode perceber o quão fino (somente meio mícron de espessura) é o supercondutor e vai ficar impressionado ao saber que ele é capaz de suportar 70 mil vezes seu próprio peso. Um supercondutor com dois milímetros de espessura é capaz de segurar uma tonelada. Isso é incrível não é?

Existem inúmeras aplicações esperando pelos supercondutores, o grande problema é criar um material capaz de apresentar as característica de supercondutividade a temperatura ambiente. Os materiais atuais somente apresentam essas características quando resfriados com nitrogênio líquido, a uma temperatura de -196 ºC.

Umas das aplicações são os trens magnéticos. Na UFRJ, os pesquisadores estão desenvolvendo o trem magnético brasileiro, o Maglev Cobra, confira no link para mais informações.

Para finalizar, confira abaixo uma palestra pelo Boaz Almog estudioso de supercondutores no TED.

Você pode baixar o vídeo acima e as legendas em qualquer idioma na página oficial do TED.