Resultado de experimentos no
Departamento de Física, achado inédito foi saudado pela comunidade científica
internacional
Aparato de detecção do par de fótons:
observação em temperatura ambiente Cassiano Rabelo / UFMG
O fenômeno
conhecido como Par de Cooper, em que elétrons se agrupam aos pares, condição
que elimina a resistência elétrica e transforma materiais em supercondutores,
foi detectado também em fótons, por pesquisadores da UFMG, em parceria com
teóricos da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ). O trabalho teve
grande repercussão internacional, uma vez que abre campo para estudos sobre
supercondutividade fotônica, capaz de ser alcançada em temperatura ambiente, ao
passo que a eletrônica é obtida em condições extremas e de difícil reprodução.
O
artigo Photonic counterparts of
Cooper Pairs, publicado neste mês na revista de maior prestígio
entre físicos – Physical Review Letters –, confirma a repetição do resultado em
testes com mais de uma dezena de materiais, entre os quais, água, vidro,
quartzo e diamante. O trabalho, abordado em matéria de capa da edição
2.001 do Boletim UFMG, é fruto de investigações que geraram a tese de
Filomeno de Aguiar Júnior e a dissertação de Arthur Patrocínio Pena, sob
orientação do professor Ado Jorio, do Departamento de Física da UFMG.
Cauteloso
com o achado, Ado Jorio ressalta que o efeito obtido na supercondutividade
eletrônica decorre de milhões de pares de elétrons naquele estado, capazes de
produzir grandes campos magnéticos, com aplicações macroscópicas. “Utilizando dois
detectores ultrassensíveis, conseguimos provar que os fótons estavam sendo
gerados e se propagando em pares, mas medimos pares de Cooper ainda isolados,
não agrupados aos milhares”, explica.
Além disso,
pondera o coordenador do grupo, embora a supercondutividade eletrônica tenha
aplicações de alto impacto, a exemplo de aparelhos de ressonância magnética e
alguns trens de alta velocidade, ainda não é possível saber se uma
supercondutividade de fótons teria aplicações tão relevantes. Segundo ele, é
cedo para pensar em efeitos como supertransparência e supercondutividade
luminosa.
Repercussão
O trabalho,
entretanto, foi recebido com entusiasmo pela comunidade científica. Tão logo
foi divulgado pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT), dos Estados
Unidos, às vésperas da publicação, o artigo repercutiu em periódicos de alto
impacto como Nature, Science e Russia News Today. A versão francesa da
enciclopédia Wikipedia acrescentou resultados do
artigo ao verbete Supraconductivité,
em que indaga se existe um equivalente fotônico para a supercondutividade.
“Constatamos que a observação dos
pares fotônicos à temperatura ambiente exige condições específicas, isto é, em
materiais com átomos leves e ligações muito fortes, como aqueles que contêm
carbono”, diz o pesquisador. Segundo ele, os componentes dos pares, tanto
os eletrônicos quanto os de fótons, têm de trocar informações entre si por meio
de vibração. Se o meio está vibrando demais, é como se houvesse muito ruído no
sistema, o que atrapalha a comunicação. Por isso, na supercondutividade de
elétrons, é preciso ter temperaturas baixíssimas, mais de 100 graus abaixo de
zero, o que equivale a baixa vibração e, portanto, pouco ruído.
Desse modo,
as condições para a supercondutividade elétrica são muito restritas – não é
possível, por exemplo, ter em casa uma rede elétrica de supercondutores, porque
não existe supercondutor à temperatura ambiente. “Os materiais supercondutores usam nitrogênio
líquido, alguns precisam de hélio líquido, sistemas que funcionam a baixíssimas
temperaturas, isto é, uma condição muito extrema, muito difícil de ser obtida”.
Embora o
fenômeno fotônico possa ser observado até em temperatura ambiente, por
enquanto, as descobertas feitas pelo grupo brasileiro abrem mais
questionamentos do que campos de aplicação, afirma Ado Jorio. “Pelo estágio de
desenvolvimento do trabalho, ainda não se deve superdimensionar o efeito”,
pondera. Ele acrescenta, entretanto, que a divulgação do artigo abre uma
corrida entre grupos de pesquisa de todo o mundo, para fazer avançar o
conhecimento sobre o assunto. “Provavelmente muita gente vai trabalhar nesse tema, iniciado
com uma pesquisa totalmente brasileira”, afirma. A aquisição dos
equipamentos usados nos experimentos foi viabilizada por financiamento da
Finep, do CNPq e da Fapemig.
Ado Jorio
explica que o trabalho resulta de projeto de união de duas áreas da Física:
ótica quântica e ciência de materiais. “São dois campos muito distintos que, quando conversam,
produzem grandes novidades”, afirma.
Artigo: Photonic counterparts of Cooper Pairs
Revista: Physical Review Letters
Autores: Ado Jorio e Carlos Henrique Monken (professores da UFMG),
Filomeno de Aguiar Júnior e Arthur Patrocínio Pena (alunos da UFMG), André
Saraiva, Reinaldo de Melo e Souza, Marcelo F. Santos e Belita Koiller (UFRJ)
