Prêmio Nobel em Física – 2003

O prêmio Nobel de física de 2003 vai para três pesquisadores que conseguiram demonstrar e explicar fenômenos quânticos em escala macroscópica.

O primeiro desses efeitos é o de supercondutividade, que é conseguido quando se resfria certo material a temperaturas próximas ao zero absoluto. O fenômeno de supercondutividade é o fluxo de carga elétrica sem resistência pelo condutor. Nos sólidos é entendido sobre duas formas, do tipo I e do tipo II.

Os materiais do tipo I são caracterizados por repelirem todo campo magnético externo que atue sobre eles, mas se esse campo for demasiado forte, o material perde sua propriedade supercondutora. Esse tipo de material já tinha uma teoria que explicava a sua formação. Essa teoria é chamada de Teoria BCS, e que rendeu o prêmio Nobel de física a seus descobridores.

Já os materiais do tipo II repelem parcialmente o campo magnético externo e mantém sua propriedade supercondutora mesmo a campos externos muito intensos. Esse tipo de material não era explicado pela teoria BCS. Assim, Alexei Abrikosov (o primeiro na figura 1), partindo de um trabalho publicado nos anos 50 por Vitaly Ginzburg (o segundo na figura 1) e Lev Landau, conseguiu demonstrar como os parâmetros de ordem descritos pelo trabalho de Ginzburg-Landau possibilitam a passagem do campo magnético, gerando modificações no material. Esse trabalho obteve grande sucesso na explicação dos fenômenos de supercondutividade em materiais do tipo II.

A supercondutividade é um efeito muito estudado atualmente, pois tem aplicações em várias áreas, contudo, por se necessitar de baixas temperaturas suas aplicações atualmente são limitadas.

O outro efeito quântico demonstrado é o da superfluidez, que é mais visível em gases e líquidos. Esse efeito implica no transporte de matéria sem resistência mecânica.

Dentre os gases, o estudado é o Hélio, mais especificamente seus isótopos, o (que é o mais abundante) e o (que é o menos abundante). Assim como com supercondutores, para se conseguir visualizar os efeitos quânticos da superfluidez, se deve resfriar esses gases a temperaturas próximas a 4 K.

A explicação da superfluidez já tinha sido apresentada por Pyotr Kapitza e Lev Landau, baseado nos trabalhos de condensação de Bose-Einstein. Enquanto que o efeito no ainda não tinha nem sido demonstrada (do He3), devido a sua baixa temperatura, de aproximadamente 1000 vezes menor que a do He4.