SEARA DA CIÊNCIA
CURIOSIDADES DA FÍSICA
José Maria Bassalo


Efeito Meissner-Ochsenfeld.

 

Conforme vimos em verbetes desta série, o físico holandês Heike Kamerlingh Onnes (1853-1926; PNF, 1913) descobriu, em 1911, a supercondutividade do mercúrio (Hg) na temperatura (~ 4.2 K) de liquefação do hélio (He). Logo depois, em 1913, Onnes observou que um material supercondutor voltaria ao seu estado normal, se através dele passasse uma corrente elétrica suficientemente alta. Em 1916 (Journal of the Washington Academy of Sciences 6, p. 597), o físico norte-americano Francis Briggs Silsbee (1889-1967) observou que a quebra do estado supercondutor de Hg devia-se ao campo magnético associado à corrente elétrica e não à corrente em si. Note-se que, em mais dois outros trabalhos, em 1917 (Bureau of Standards Bulletin, p. 301) e em 1927 (Proceedings of the National Academy of Sciences 13, p. 516), Silsbee voltou a tratar da corrente elétrica em metais em baixas temperaturas. [Per Fridtjof Dahal, Superconductivity: Its History Roots and Development from Mercury to The Ceramic Oxides (American Institute of Physics, 1992).]

                   Durante muitos anos após a descoberta de Onnes, acreditou-se que, exceto pelo fato de apresentarem resistência nula, os supercondutores possuíam as mesmas propriedades que os materiais comuns. Somente em 1933 (Naturwissenschaften 21, p. 787), os físicos alemães Fritz Walther Meissner (1882-1974) e Robert Ochsenfeld (1901-1993) observaram que o estado supercondutor é diamagnético. Com efeito, em uma experiência realizada naquele ano, na qual um cilindro longo de estanho (Sn) era resfriado na presença de um campo magnético externo () e abaixo de sua temperatura crítica Tc (temperatura em que ocorre a supercondutividade), eles observaram que as linhas de indução do campo externo eram expulsas do interior do cilindro de estanho. Esse resultado, que ficou conhecido desde então como Efeito Meissner-Ochsenfeld, significava que a passagem do estado normal (paramagnético) para o estado supercondutor (diamagnético) era equivalente a uma transição de fase termodinamicamente reversível.

                   É oportuno salientar que a transição de fase referida acima foi demonstrada experimentalmente, em 1938 (Physica 5, p. 993), pelos físicos holandeses P. H. van Laer (1906-1989) e Willem Hendrik Keesom (1876-1956) ao realizaram uma experiência, na qual mediram as capacidades caloríficas de cilindros de Sn, nos estados: condutor e supercondutor. Saliente-se, também, que uma Teoria Fenomenológica Termodinâmica sobre essa transição foi desenvolvida, em 1934 (Physica 1, p. 306), pelos físicos holandeses Cornelis Jacobus Gorter (1907-1980) e Hendrik Brugt Gerhard Casimir (1909-2000), baseada na hipótese de dois fluidos, segundo a qual a entropia do estado supercondutor é menor do que a do estado normal, significando isso dizer que os elétrons no estado supercondutor são mais ordenados do que no estado normal . Por fim, registre-se que, em 1987 (Applied Physics Letters 51, p. 1954), M. Barsoum, D. Patten e S. Tyagi utilizaram o Efeito Meissner-Ochsenfeld (EM-O) para separar, purificar e classificar os polvilhos (pós) supercondutores. Para maiores detalhes sobre o EM-O, ver Dahl, op. cit.