Aspectos da história da supercondutividadedas descobertas experimentais aos avanços na sua comprensão e aplicacões práticas

Resumo

Sumário O objetivo deste trabalho é fazer uma síntese atualizada da história da supercondutividade que mostre de maneira clara, completa (não pretendendo ser exaustiva) e com o necessário rigor científico, a fascinante sequência de acontecimentos que levaram à descoberta e à compreensão teórica e utilização prática da supercondutividade. Este trabalho pretende mostrar também o lado humano da ciência e a sua interligação com a sociedade. São evidenciados os constrangimentos sociais, económicos e políticos que condicionam a investigação científica e, por vezes, contribuem para a desvirtuar. No capítulo 1 fazemos uma descrição sucinta da história da liquefação dos gases que culmina com a obtenção do hélio líquido por H. K. Onnes em 1908. O capítulo 2 incide sobre a descoberta da supercondutividade realizada por H. K. Onnes e a sua equipa em 1911 e os primeiros avanços na compreensão das propriedades elétricas e magnéticas dos supercondutores. No capítulo 3 são referidos os desenvolvimentos sucedidos no período da primeira guerra mundial e no pós- guerra. No capítulo 4 é dada ênfase às medidas magnéticas e à descoberta da histerese nos supercondutores que pareciam indicar que a transição supercondutora era irreversível. O capítulo 5 centra-se na década de 30. Esta foi marcada pela descoberta do efeito Meissner- Ochsenfeld em 1933, que constituiu o início de uma mudança de paradigma na compreensão da supercondutividade, pela criação da teoria eletrodinâmica dos irmãos London e pelas descobertas de L. V. Shubnikov e da sua equipa na URSS nas ligas supercondutoras. Neste capítulo descrevemos também o clima de terror político na URSS estalinista que levou à condenação de Shubnikov e ao esquecimento das suas descobertas. No capítulo 6 fazemos uma breve incursão na história da superfluidez. No capítulo 7 são descritas as descobertas experimentais de Brian Pippard que conduziram ao importante conceito de comprimento de coerência. O capítulo 8 tem como tema a quantização do fluxo magnético nos supercondutores, teorizada por Fritz London em 1950. No capítulo 9 abordamos a teoria fenomenológica da supercondutividade de V. L. Ginzburg e L. D. Landau e a teoria de A. A. Abrikosov dos supercondutores do tipo-II. No capítulo 10 discutimos a confirmação experimental do efeito isotópico e esboçamos a história, as características fundamentais e a influência da primeira teoria microscópica bem sucedida da supercondutividade, a teoria BCS. No capítulo 11 descrevemos a descoberta de novos materiais supercondutores como o Nb 3 Sn e o NbTi com elevadas capacidades de transporte de corrente em campos magnéticos intensos. Estes materiais levariam ao nascimento da tecnologia supercondutora em grande escala que foi aplicada sobretudo na física das altas energias, nos sistemas IRM/RMN (imagiologia por ressonância magnética) e nos reatores experimentais de fusão nuclear como o ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor). O capítulo 12 tem como tema central a descoberta dos efeitos Josephson pelo matemático e físico britânico B. D. Josephson em 1962. Esta levou ao desenvolvimento da moderna eletrónica supercondutora, baseada nas junções de Josephson (JJ). As JJ são o constituinte fundamental dos SQUIDs (Superconducting Quantum Interference Devices) que são utilizados em diversas aplicações como por exemplo na medicina e na geofísica. Neste capítulo fazemos também uma breve descrição da história dos supercondutores na computação quântica e da polémica em torno do D-Wave, publicitado como ¿o primeiro computador quântico comercial¿. No capítulo 13 esboçamos a história dos óxidos de cobre supercondutores de alta temperatura, descobertos por Muller e Bednorz em 1986. Referimos as principais aplicações destes supercondutores e descrevemos de maneira resumida a história inacabada da busca do mecanismo da sua supercondutividade. No capítulo 14 discutimos outros supercondutores relativamente recentes: os supercondutores orgânicos, o diboreto de magnésio (MgB 2 ) e os supercondutores baseados no ferro. No capítulo 15 fazemos uma breve descrição da jovem história da supercondutividade na Universidade de Santiago de Compostela. No capítulo 16 analisamos alguns aspectos humanos e sociológicos da ciência contemporânea: o processo de revisão por pares (peer review), a má conduta científica e o financiamento e independência da investigação.