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Prêmios Nobel de Física

Alfred Nobel (1833-1896), foi um físico sueco inventor da dinamite, que deixou no seu testamento, para após a sua morte, fosse atribuído um prêmio por ano, a todos aqueles que proporcionam á Humanidade benefícios no campo da Física, Química, Fisiologia, Medicina, Literatura e Paz. A partir de 1900, todos os anos, a 10 de Dezembro, data da sua morte, esse desejo tem vindo a ser realizado.

Neste trabalho, vamos apenas abordar os prêmios atribuídos a físicos, concedidos pela academia sueca de Ciências, de 1970 até 1973, sobre os premiados, os seus feitos e artigos publicados.


(1970-1973)

 
Premiados

1970 - Hannes Olof Gösta Alfvén (1908-1995) 

Estudou na Universidade de Upsala, foi professor de Teoria da Electricidade. Contemplado com o Nobel, por trabalhos e descobertas na Magneto-hidrodinâmica e aplicações na Física de Plasma, escreveu Electrodinâmica Cósmica, Origens do sistema solar, mundos anti-mundos.

Loius Eugéne Félix Neel (1904-2000)

Nasceu em Lyon, foi professor em Estrasburgo e Grenoble e director da União de Física Pura e Aplicada. Também merece ser galardoado, por ter efectuado descobertas referentes a Ferromagnetismo, antiferromagnetismo e suas aplicações na Física do estado sólido.

1971 -  Dennis Gabor (1900-1979)

Nasce na Hungria em 5 de Junho de 1900. Este físico foi homenageado com este prêmio por ter realizado trabalhos de investigação sobre os oscilógrafos de raios catódicos, as máquinas de lentes magnéticas, descarga de gás e a teoria da informação, inventou e aperfeiçoou o método holográfico em 1948, que é o registro de imagens, que permite produzir imagens tridimensional de um objeto.


Fig 1: Os físicos John Bardeen (esquerda), Leon Cooper (no centro) e Robert Schrieffer (direita)

1972 - Jonh Bardeen (1908-1991)

Físico norte-americano, foi professor de física e engenharia elétrica desde 1951, foi a terceira pessoa a receber dois prêmios Nobel, um em 1956 e em 1972, pelas investigações em supercondutividade.

John Schrieffer (1931-)

Professor de física norte-americano, deu aulas na Universidade de Pensilvânia de Filadélfia, sendo premiado juntamente com Cooper e Bardeen, pelos estudos e trabalhos sobre a teoria da supercondutividade elétrica dos metais.

Leon Cooper (1930-)

Norte-americano laureado com o Nobel pelas suas investigações também sobre condutividade, partilhado com os anteriores.

1973 - Ivar Giaever (1929-)

Físico norte-americano com origem norueguesa, partilha este prêmio com Esaki e Josephson, por estudarem o “efeito túnel” sobre o movimento dos electrões.

Leo Esaki (1925-)

Físico japonês, que partilha o prêmio e o estudo do “efeito de túnel”, que permite que um condutor elétrico atravesse uma barreira de potencial, o que não lhe seria possível segundo cânones da Física clássica. Criou o díodo de túnel (O díodo é uma válvula eletrônica, formada de uma ampola de alto vácuo com dois eléctrodos e quatro terminais em sua base), em 1960 que pode ser usado como amplificador ou como oscilador para freqüências até a gama das microondas.

Brian David Josephson (1940-)

É do País de Gales e em 1973 é homenageado por desenvolver as teorias relativas as propriedades da supercondutividade através do efeito já referido, em especial pelo fenômeno conhecido como “efeito de Josephson”.

 
Artigos publicados

Dos premiados vamos destacar o trabalho dos físicos de 1972, Bardeen, Cooper, e Schrieffer, que juntos ficaram conhecidos pela teoria BCS, as iniciais dos seus apelidos.

Dos seus artigos publicados destaco alguns:

Por Schrieffer: Theory of superconductivity (Teoria da Supercondutividade), que fornece ao leitor uma estrutura para a literatura em que as aplicações detalhadas da teoria microscópica, e sistemas de microscópios como núcleo atómico, matéria condensada.

Cooper publica Physics structure and meaning; Theory of cortical plasticity; How to learn, how we remember: toward an understanding of brain and neural systems.

Bardeen por sua vez: True Genius; Theory of superconductivity; understanding of superconductivity.

Descrissão

Os artigos mencionados, são de grande importância, mas vamos descrever os artigos referentes a supercondutividade, e teoria BCS, por eles desenvolvida.

A supercondutividade foi observada pela primeira vez em 1911 pelo físico Heike Kamerlingh-Onnes (1853-1926). Ao arrefecer mercúrio, estanho e chumbo a temperaturas próximas ao zero absoluto ( 273 graus celsius negativos), este descobriu que esses elementos passavam a conduzir corrente elétrica sem dissipar calor. Isto significa que a resistência elétrica torna-se praticamente nula, permitindo aos eletrons movimentarem-se livremente através da estrutura cristalina desses materiais. Aos materiais que apresentavam esta propriedade foi atribuída a classificação de supercondutores.

A temperatura abaixo da qual, estes materiais conduzem corrente elétrica sem oferecerem resistência é conhecida como temperatura de transição, e é característica de cada material.

Num condutor convencional, o percurso dos  eletrons é dificultado por choques contra a estrutura cristalina do material e as impurezas presentes nela. Essa estrutura sofre vibrações elásticas (fonões) principalmente devido ao calor a que o material está submetido.

Os fonões impedem que os eletrons, que são os portadores de carga numa corrente elétrica, percorram essa grade cristalina sem choques. Estas colisões são as responsáveis pela dissipação de calor que se observa em qualquer material que conduz eletricidade. A perda de calor é denominada por efeito Joule, em homenagem ao físico inglês James Joule (1818-1889), que deduziu a lei que rege este fenômeno.

Cooper descobriu que os eletrons num supercondutor, estão agrupados em pares, chamado agora pares de Cooper, e comportam-se como uma entidade única. A aplicação de uma tensão elétrica ao supercondutor, faz com que todos os pares de Cooper movam-se, constituindo uma corrente. Quando a tensão é removida, a corrente continua a fluir indefinidamente, porque os pares não encontram nenhuma oposição. Para que a corrente pare, todos os pares, teriam que ser parados ao mesmo tempo, uma ocorrência muito improvável. Enquanto um supercondutor é aquecido, esses pares separam-se em eletrons individuais, e o material torna-se normal, ou não supercondutor.

A teoria BCS  é abrangente no campo teórico, no entanto, apresenta limitações para alguns fatos teóricos e fenômenos experimentais. Uma limitação desta teoria deve-se ao fato de não apontar de antemão se um material é supercondutor, e outra vem de não apresentar uma justificação para o fato de nem todos os sólidos serem supercondutores. A teoria BCS também sugere que não poderia haver supercondutividade a temperaturas acima de 25, pois o acoplamento que mantém os eletrons formando pares de Cooper seria desfeito por vibrações da rede, por exemplo.

Passado quase um século da descoberta da supercondutividade, este fenômeno continua a constituir um vasto campo de pesquisa.

Bibliografia

Soares, M. F. M.; Ferreira, V. W.; Grande dicionário enciclopédico, Clube internacional do livro.
Círculo de leitores; Grande enciclopédia do conhecimento, Volume 1 até volume 16.
Muller, P.; Ustinov, A.V;. Schmid,t V.V. .; The physics of superconductors
Introduction to Fundamentals and applications, Moskan 1982.
L.P.Lévy; Springer, Magnetism and superconductivity, Paris 1997.
Troper, Amós; Oiveira, A. L.; Rammuni, V. P.; A supercondutividade, Revista do CBPF.

Autoria: Marlene Gonçalves


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