Posted by: Aba Cohen | December 5, 2013

Levitação e a capa da invisibilidade

A cada dia que passa, tanto a levitação quanto a capa da invisibilidade, que pareciam ser fantasias, à la Harry Potter, tornam-se cada vez mais reais. Tudo graças à Física dos Materiais, um campo dessa grande área do conhecimento que se dedica a estudar novos materiais, com novas propriedades. Assim foi com os semicondutores que, empregados na microeletrônica à partir da segunda metade do seculo XX, faz a magia de toda essa parafernália eletrônica dos dias atuais; assim será (já é) com os supercondutores que prometem produzir a levitação dos trens do futuro. Também faz parte desse campo da Física o estudo dos materiais  plasmônicos que um dia serão utilizados na confecção das capas da invisibilidade.

Para explicar a propriedade física  dos materiais plasmônicos, convêm iniciarmos explicando o superdiaramagnetismo, que caracteriza os supercondutores referidos acima. Assim, o entendimento de dois fenômenos físicos passarão a integrar o seu campo de conhecimentos, tornando os nossos leitores autênticos Cidadãos/Cidadãs do Terceiro Milênio. 

superdiamagnetic or plasmonic material

superdiamagnetic (and plasmonic) materials
copyright https://fisicafacil.wordpress.com

A figura acima mostra linhas de campo magnético nas proximidades de um material supercondutor, representado pela letra “M”. Dado que esse material permite a circulação de corrente elétrica sem apresentar qualquer tipo de resistência, essa característica, em consonância com as leis do eletromagnetismo, faz com que o mesmo crie campos magnéticos internos de modo a cancelar qualquer campo externo que o penetre. A propriedade de algumas classes de materiais criarem um campo interno contrário ao campo externo aplicado se dá o nome de diamagnetismo e os materiais com essas características são denominados diamagnéticos, É o mesmo caso dos materiais dielétricos que criam campos elétricos internos em oposição a campos elétricos externos.

Os materiais supercondutores são um caso especial e eles são denominados superdiamagnetíticos já que o campo no interior do mesmo e sempre nulo. Essa repulsa extrema a entrada de campos magnéticos externos faz com que os materiais supercondutores flutuem sobre um leito magnético e o futuro da levitação depende de se encontrar materiais supercondutores que funcionem em temperaturas próximas a ambiente. Isto tem sido pesquisado com relativo sucesso e em breve deveremos ver a aplicação tecnológica da levitação em nível comercial.

Os materiais plasmônicos, à semelhança com os materiais superdiamagneticos, apresentam propriedades que fazem os campos eletromagnéticos (luz) os contornar, passando de um lado para o outro como se nada tivesse acontecido. A mesma figura acima pode representar  a capa da invisibilidade: a luz que vem de trás, contendo a imagem dos objetos ao fundo, contorna a capa e segue em direção ao olho do observador, que enxerga o campo à retaguarda sem enxergar o que está envolvido por “M”. É só esperar um pouco mais pois o mundo de Harry Potter não tarda a chegar, até com retratos na parede que acenam para as pessoas…. ou isto já existe?


Responses

  1. Querido Prof. Aba, suas explicações são excelentes pois nos explicam, de forma simples e de fácil entendimento, questões até então restritas a estudiosos do assunto. Parabéns.

    • Ola Rodrigo, eu sempre digo que a facilidade está na cabeça de quem lê. Se você não tivesse o background que tem, não estaria comentando; é a velha historia “quando o aluno está pronto, o mestre aparece” O importante é o aluno estar pronto. Aproveito para adicionar que o mais bonito/fantástico é a explicação dos mecanismos que operam dentro desses dois materiais, e que dão a eles essas propriedades. A explicação dada neste post é periférica, mas ja da para vislumbrar a coisa; uma hora dessas irei publicar sobre esses mecanismos… mas precisarei de tempo e leitores como você para entenderem.

  2. Mestre, no limiar do terceiro milenio estamos descobrindo uma física mágica.
    Mário Novello, em seus livros de divulgação científica “A Máquina do Tempo” e “O que é cosmologia” mostra que estamos avançando no processo de “refundação da física” partindo da solução exata de Kurt Göedel para as equações de campo de Einstein.
    Essa solução põe em dúvida a idéia de uma estrutura linear de tempo na qual o caminhar para o futuro implica necessariamente no afastamento do passado.
    Ela analisa a hipótese de uma estrutura de tempo fechada sobre si própria (CTC), cíclica na qual ao nos dirigirmos para o futuro estaríamos aproximando do passado.
    Nela, as curvas CTC poderiam ser produzidas no universo como uma das possíveis estruturas de tempo geradas pela matéria super densa.

    Nesse aspecto, “a maravilhosa fantasia de experimentar a leveza dos caminhos para o passado não nos é oferecida pela fraqueza de nosso peso” (Novello, M em A Máquina do Tempo).

    Ou, numa segunda abordagem, as curvas CTC existem aqui e agora em nossa geometria de universo e o tempo linear, por nós observado, seria apenas um aspecto local da estrutura gobal CTC do tempo.

    Um tempo cíclico, abrindo a possibilidade retorno ao passado; a levitação de trens e a capa da invisibilidade nos remetem à uma física hoje mágica que, num futuro mais ou menos próximo, pode se transformar na real magia a ser proporcioanada pela física.

    Feliz Natal para você e todos os seus entes queridos.


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