O que é a supercondutividade?

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Em 1911, enquanto estudava as propriedades da matéria em temperaturas muito baixas, o físico holandês Heike Kamerlingh Onnes e sua equipe descobriram que a resistência elétrica do mercúrio vai a zero abaixo de 4,2 K (-269°C). Esta foi a primeira observação do fenômeno da supercondutividade. Essa temperatura, chamada de temperatura de transição, varia para diferentes materiais, mas geralmente é inferior a 20 K (-253 °C).

O estado supercondutor pode ser destruído por um aumento na temperatura ou no campo magnético, que então penetra no material. A partir desta perspectiva, é feita uma separação entre dois tipos de supercondutores. Os materiais do tipo I permanecem no estado supercondutor apenas para campos magnéticos relativamente fracos. Acima de um determinado limiar, o campo penetra no material, quebrando o estado supercondutor. Por outro lado, os supercondutores Tipo II toleram a penetração local do campo magnético, o que lhes permite preservar suas propriedades supercondutoras na presença de intensos campos magnéticos. Os supercondutores do tipo II tornaram possível o uso da supercondutividade em campos magnéticos elevados, levando ao desenvolvimento, entre outras coisas, de ímãs para aceleradores de partículas.

Por quase 50 anos após a descoberta de Kamerlingh Onnes, os teóricos não conseguiram desenvolver uma teoria fundamental da supercondutividade. Finalmente, em 1957, tal teoria, chamada teoria BCS, foi apresentada pelos físicos John Bardeen, Leon N. Cooper e John Robert Schrieffer, que receberam o Prêmio Nobel de Física em 1972 por ela.

Em 1986, os cientistas Georg Bednorz e Alex Müller descobriram uma nova classe de materiais de óxido de cobre que exibiam supercondutividade, mas a temperaturas muito mais altas de cerca de 30 K. Esses materiais são conhecidos como supercondutores de alta temperatura. Embora ainda precisem ser resfriados, eles são supercondutores em temperaturas muito mais quentes. A descoberta deles imediatamente estimulou grupos de pesquisadores na China, Japão e Estados Unidos a produzir óxidos supercondutores com temperaturas de transição ainda mais altas. Ainda não está claro como os supercondutores de alta temperatura funcionam.