{"id":264,"date":"2012-11-22T07:00:11","date_gmt":"2012-11-22T06:00:11","guid":{"rendered":"http:\/\/scienceblogs.com.br\/caderno\/?p=264"},"modified":"2012-11-22T07:00:11","modified_gmt":"2012-11-22T06:00:11","slug":"super-quantico1","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/caderno\/2012\/11\/22\/super-quantico1\/","title":{"rendered":"Super Qu\u00e2ntico – parte 1"},"content":{"rendered":"

\"\"<\/a>Se voc\u00ea tem algum interesse em ci\u00eancia, por menor que seja, provavelmente j\u00e1 se deparou com express\u00f5es do tipo super<\/strong>condutividade, super<\/strong>fluidez, etc, etc. Talvez voc\u00ea at\u00e9 saiba de onde vem o prefixo super-<\/strong> nessas palavras, mas se voc\u00ea n\u00e3o sabe, ent\u00e3o este post \u00e9 pra voc\u00ea. \ud83d\ude00<\/p>\n

Nesta primeira parte, vamos discutir os “super” fen\u00f4menos que permeiam a f\u00edsica, e sua origem. Na parte 2 deste post, que ver\u00e1 a luz do dia amanh\u00e3, eu vou tocar num assunto bem recente (que motivou esses dois posts, na verdade) e bem quente: a des-descoberta da supersolidez. \u00c9 isso mesmo: o mesmo cientista que anos atr\u00e1s observou ind\u00edcios da exist\u00eancia de um supers\u00f3lido, agora, em um trabalho recente, mostrou que ele estava errado e ainda n\u00e3o h\u00e1 uma prova definitiva de que exista um supers\u00f3lido. Sem mais bl\u00e1-bl\u00e1-bl\u00e1, vamos ao que interessa.<\/p>\n

Os super fen\u00f4menos da f\u00edsica qu\u00e2ntica<\/strong><\/span><\/strong><\/p>\n

H\u00e1 alguns fen\u00f4menos, todos exclusivamente dentro do contexto da F\u00edsica Qu\u00e2ntica que carregam o sufixo super. Historicamente, os dois primeiros que foram descobertos\/estudados carregam o “super” como uma forma literal de descrever o que foi observado: quando a capacidade um corpo qualquer de conduzir corrente el\u00e9trica \u00e9 exacerbada enormemente, isso se chama supercondutividade. Da mesma forma, a supefluidez: um fluido que flui (ser\u00e1 que o prof. Pasquale aprova essa?) sem resist\u00eancia alguma \u00e9 chamado de superfluido.<\/p>\n

No entanto, se voc\u00ea procurar na literatura, vai ver que h\u00e1 outros “superfen\u00f4menos” qu\u00e2nticos nos quais n\u00e3o \u00e9 f\u00e1cil de se ver o que est\u00e1 aumentado, exacerbado, exagerado. Dentre eles h\u00e1, por exemplo, os super-\u00e1tomos ou um super-s\u00f3lido. E a\u00ed como fica? Mau uso? Presun\u00e7\u00e3o de quem batizou essas crian\u00e7as? \u00a0Na verdade nada disso.<\/p>\n

O que acontece \u00e9 que \u00e9 preciso olhar para os mecanismos por tr\u00e1s desses fen\u00f4menos. Cada um dos quatro que eu citei acima, superfluidez, supercondutividade, super-\u00e1tomos e supersolidez carregam no seu \u00e2mago uma caracter\u00edstica em comum: eles s\u00e3o fen\u00f4menos coletivos<\/strong> (mais sobre isso a\u00ed embaixo). Dessa forma, estabelemos um paradigma \u00fanico para todos os fen\u00f4menos que carregam a alcunha de “super”: mais do que exacerbar alguma caracter\u00edstica pr\u00f3pria, que agora se tornou uma conseq\u00fc\u00eancia e n\u00e3o o foco, os super fen\u00f4menos s\u00e3o todos aqueles que carregam algum tipo de comportamento coletivo dos seus constituintes. \u00a0Mas o que \u00e9 um comportamento coletivo?<\/p>\n

Comportamento coletivo<\/strong><\/span><\/p>\n

Voc\u00ea j\u00e1 foi a uma boate? E a uma festa de S\u00e3o Jo\u00e3o, com quadrilha? Sim? Ent\u00e3o voc\u00ea sabe a diferen\u00e7a entre “entidades independentes” e um “comportamento coletivo”: enquanto na boate \u00e9 “cada um por si”, numa quadrilha a dan\u00e7a \u00e9 coreografada, cada um sumindo na sua individualidade para que o todo se sobressaia.<\/p>\n

\"\"<\/a>

Na boate, cada um dan\u00e7a na sua…<\/p><\/div>\n

A analogia \u00e9 razo\u00e1vel, mas vamos fazer ela mais formal: o comportamento coletivo acontece quando as part\u00edculas que constituem o sistema perdem sua individualidade e essa perda transforma o seu comportamento individual. O comportamento do grupo \u00e9 completamente distinto do comportamento das suas partes. Tipicamente, esse comportamento s\u00f3 \u00e9 encontrado em sistemas qu\u00e2nticos, pois a\u00ed as condi\u00e7\u00f5es existentes (seja a energia baixa, seja a estat\u00edstica que rege o sistema) permitem que as part\u00edculas se associem (n\u00e3o leve isso ao p\u00e9 da letra) e possam se comportar como um grupo. Quando estamos num regime cl\u00e1ssico, as part\u00edculas normalmente se comportam individualmente, sem qualquer rela\u00e7\u00e3o entre si.<\/p>\n

Numa outra analogia, acho que os psic\u00f3logos chamam isso de “efeito manada”. Se algum psic\u00f3logo chegar at\u00e9 esse ponto do texto, favor se manisfestar. \ud83d\ude42<\/p>\n

\"\"<\/a>

Numa quadrilha, o conjunto \u00e9 que \u00e9 importante…<\/p><\/div>\n

E como isso se traduz nos sistemas super, especificamente? \u00c9 isso que discutimos brevemente a seguir.<\/p>\n

Superfluidez<\/span><\/strong><\/p>\n

Pegue um potinho de mel e um potinho de \u00e1gua e vire eles de cabe\u00e7a pra baixo. A \u00e1gua flui melhor que o mel ou, em outras palavras, o mel \u00e9 mais viscoso que a \u00e1gua. Viscosidade \u00e9 essa resist\u00eancia que algo tem a fluir. Asfalto, por exemplo, \u00e9 super viscoso. Mesmo sendo bem fluida, ainda assim, algumas gotinhas de \u00e1gua ficam agarradas \u00e0s paredes do copo e nesse hora voc\u00ea nota que mesmo um bom fluido possui algum tipo de viscosidade, especialmete quando encontra as paredes de um recipiente.<\/p>\n

Um superfluido \u00e9 a nega\u00e7\u00e3o de tudo isso. Ele flui sem resist\u00eancia alguma, n\u00e3o se importa com paredes e nem mesmo com tubos bem fininhos: ele simplesmente flui. H\u00e1 diversos v\u00eddeos que mostram isso acontecendo com H\u00e9lio l\u00edquido superfluido. Voc\u00ea pode v\u00ea-los (em ingl\u00eas) aqui<\/a>, aqui<\/a> e aqui<\/a>\u00a0(este com explica\u00e7\u00f5es em portugu\u00eas). Voc\u00ea ver\u00e1 o l\u00edquido literalmente “subir pelas paredes” dos recipientes. \u00c9 bem bonito.<\/p>\n

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Um v\u00f3rtice num fluido comum…<\/p><\/div>\n

A explica\u00e7\u00e3o pro fen\u00f4meno \u00e9 um pouco mais dif\u00edcil e envolve alguma matem\u00e1tica. Essencialmente, uma caracter\u00edstica associada a superfluidos \u00e9 a “delocaliza\u00e7\u00e3o” dos \u00e1tomos ao longo da amostra. Trocando em mi\u00fados: n\u00e3o \u00e9 poss\u00edvel associar um \u00e1tomo a uma posi\u00e7\u00e3o dentro do fluido, pois cada um deles est\u00e1 “espalhado” pela amostra inteira e “todos est\u00e3o em todo lugar”. Talvez a explica\u00e7\u00e3o seja meio simplista, mas a linha de pensamento \u00e9 por a\u00ed. Uma conseq\u00fc\u00eancia da superfluidez \u00e9 que um superfluido n\u00e3o gira. Isso mesmo: se voc\u00ea pegar um balde cheio de supefluido e colocar ele pra rodar, o balde roda e o fluido fica quietinho. Mas tudo tem um limite, como voc\u00ea bem sabe. Se voc\u00ea rodar muito r\u00e1pido o superfluido desenvolve v\u00f3rtices, mais ou menos como os que a gente v\u00ea quando enche um pia e depois deixa a \u00e1gua escorrer pelo ralo. Um v\u00f3rtice \u00e9 equivalente a um redemoinho ou, se voc\u00ea preferir, um ciclone, um furac\u00e3o…<\/p>\n

Bom, ent\u00e3o, s\u00f3 pra refor\u00e7ar dois pontos que ser\u00e3o importantes pra entender supers\u00f3lidos: os \u00e1tomos em um superfluido est\u00e3o delocalizados no espa\u00e7o e um superfluido se recusa a girar. Guarde isso com voc\u00ea, voltaremos a eles.<\/p>\n

Supercondutividade<\/strong><\/span><\/p>\n

Que alguns materiais conduzem energia el\u00e9trica voc\u00ea sabe, especialmente se j\u00e1 tomou um choque. No processo de condu\u00e7\u00e3o, o material esquenta e isso caracteriza uma perda de energia no processo. Mas alguns materiais, quando resfriados a temperaturas muito baixas simplesmente conduzem eletricidade sem perda nenhuma, como se um superfluido de el\u00e9trons flu\u00edsse pelo condutor sem viscosidade nenhuma. \u00c9 essa a supercondutividade.<\/p>\n

Na pr\u00e1tica, este \u00e9 um neg\u00f3cio complicado e que ainda guarda muitas quest\u00f5es em aberto. De um modo geral, a teoria b\u00e1sica de supercondutividade diz que os el\u00e9trons juntam-se em pares, chamados pares de Cooper e estes s\u00e3o quem conduz eletricidade sem perdas. Mas, mais recentemente, materiais supercondutores foram descobertos a temperaturas baixas, mas nem tanto. E a teoria que sup\u00f5e os pares de Cooper n\u00e3o funciona muito bem por l\u00e1. H\u00e1 muito ainda embaixo desse pano.<\/p>\n

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Levita\u00e7\u00e3o na superf\u00edcie de um supercondutor.<\/p><\/div>\n

Dentre os efeitos mais bacanas relacionados a supercondutores, h\u00e1 o fato de que eles odeiam campos magn\u00e9ticos dentro de si e expulsam qualquer um que tente entrar. Isso permite os famosos experimentos de “levita\u00e7\u00e3o” de \u00edmans na superf\u00edcie de supercondutores. Um v\u00eddeo bacana (em ingl\u00eas, legendado em portugu\u00eas) pode ser visto aqui<\/a>.<\/p>\n

Super-\u00c1tomos<\/strong><\/span><\/p>\n

\u00a0O conceito de super-\u00e1tomo \u00e9 um pouco mais direto e simples de ser entendido: dada uma cole\u00e7\u00e3o de \u00e1tomos individuais, eles podem se arranjar de forma que o conjunto se comporta e mostra propriedade de um \u00fanico \u00e1tomo. H\u00e1 muito interesse recente nesse tipo de fen\u00f4meno, pois esses arranjos de grandes n\u00fameros de \u00e1tomos que imitam \u00e1tomos individuais podem se tornar plataformas para o estudo de diversos fen\u00f4menos f\u00edsicos e qu\u00edmicos sem a necessidade de se usar os \u00e1tomos em si, mas os complexos que os imitam. Na pr\u00e1tica, isso poderia adicionar uma “terceira dimens\u00e3o” \u00e0 nossa querida tabela peri\u00f3dica, onde a nova dimens\u00e3o \u00e9 dedicada aos complexos que imitam os \u00e1toms originais. O interesse nessa \u00e1rea \u00e9 razoavelmente recente e deve dar muito “pano pra manga” ao longo dos pr\u00f3ximos anos.<\/p>\n

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Super \u00e1tomos podem adicionar uma nova dimens\u00e3o \u00e0 Tabela Peri\u00f3dica<\/p><\/div>\n

Supers\u00f3lidos<\/strong><\/span><\/p>\n

Bom, como a gente disse l\u00e1 em cima (voc\u00ea chegou at\u00e9 aqui?), a des-descoberta da exist\u00eancia de um supers\u00f3lido foi o que motivou este post. Por outro lado, ele tamb\u00e9m requer um extrinha de preliminares para ser explicado e este post j\u00e1 est\u00e1 longo pra caramba. \u00c9 por isso que eu te convido a voltar aqui amanh\u00e3, pra segunda parte dessa hist\u00f3ria. Te vejo l\u00e1.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Se voc\u00ea tem algum interesse em ci\u00eancia, por menor que seja, provavelmente j\u00e1 se deparou com express\u00f5es do tipo supercondutividade, superfluidez, etc, etc. Talvez voc\u00ea at\u00e9 saiba de onde vem o prefixo super- nessas palavras, mas se voc\u00ea n\u00e3o sabe, ent\u00e3o este post \u00e9 pra voc\u00ea. \ud83d\ude00 Nesta primeira parte, vamos discutir os “super” fen\u00f4menos […]<\/p>\n","protected":false},"author":492,"featured_media":273,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"inline_featured_image":false,"editor_plus_copied_stylings":"{}","_monsterinsights_skip_tracking":false,"_monsterinsights_sitenote_active":false,"_monsterinsights_sitenote_note":"","_monsterinsights_sitenote_category":0,"pgc_sgb_lightbox_settings":"","_vp_format_video_url":"","_vp_image_focal_point":[],"footnotes":""},"categories":[37],"tags":[74,75,77,81,85,88,89,90,91],"class_list":["post-264","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-geral","tag-comportamento-coletivo","tag-condensados","tag-estranho-mundo-quantico","tag-fisica","tag-pesquisa","tag-super-solido","tag-supercondutividade","tag-superfenomenos","tag-superfluidez"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/caderno\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/264","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/caderno\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/caderno\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/caderno\/wp-json\/wp\/v2\/users\/492"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/caderno\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=264"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/caderno\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/264\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/caderno\/wp-json\/wp\/v2\/media\/273"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/caderno\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=264"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/caderno\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=264"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/caderno\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=264"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}