Pergunte a Ethan: LK é

Nossas vidas, na era moderna, são dominadas pelas tecnologias da eletrônica e da energia elétrica. A nossa necessidade mundial de grandes quantidades de energia contínua sublinha a necessidade de uma maior eficiência em todos os níveis: desde a geração de energia até à transmissão e ao consumo. Em cada etapa desse processo, a perda de energia é um problema, pois o próprio ato de empurrar elétrons através de um fio condutor de corrente é uma proposta de perda de energia, devido ao fenômeno elétrico da resistência. Existe apenas uma circunstância física em que a corrente pode ser transmitida sem resistência: quando o seu material é supercondutor. Os supercondutores hoje têm uma ampla variedade de aplicações, desde máquinas de ressonância magnética até aceleradores de partículas, dispositivos de fusão magnética e muitos, muitos outros.

Atualmente, porém, os únicos materiais conhecidos que superconduzem o fazem sob condições extremas: temperaturas muito baixas. O “Santo Graal” da pesquisa sobre supercondutores é encontrar um material que seja supercondutor em condições normais: à temperatura ambiente e à pressão ambiente. Se pudéssemos descobrir um e implementá-lo em larga escala, poderíamos eliminar todos os problemas de perda de energia e calor perdido: problemas com os quais todos os consumidores e fabricantes de dispositivos devem actualmente enfrentar. No final de julho de 2023, surgiu uma afirmação de que um novo material – conhecido como LK-99 – é, na verdade, aquele supercondutor de temperatura ambiente há muito procurado. Mas é real? Muitos de vocês me escreveram sobre isso, incluindo Rob Chapman-Smith e Clint Sears, que perguntaram:

“Onde estamos agora em termos de aparência, porque tem sido uma montanha-russa em tempo real de esperança e fracasso... [S]cientificamente falando, como você replicaria isso, como saberíamos que a replicação está correta, como saberíamos que está incorreto?”

Sempre que for feita qualquer afirmação que, se verdadeira, mudaria o mundo, é vital compreender não apenas o que sabemos atualmente, mas o que precisaremos saber para determinar com precisão o que é ou não verdade. Vamos mergulhar na ciência e descobrir!

Todo material, quando você tenta passar uma corrente elétrica através dele (isto é, quando você tenta fazer com que os elétrons se movam dentro dele), exibe alguma forma de resistência. Isso porque todo material, naturalmente, possui uma propriedade conhecida como resistividade: onde a resistividade do seu material multiplicada pelo seu comprimento e dividida pela sua área de seção transversal é igual ao que convencionalmente chamamos de resistência. (Para aqueles que aprenderam a lei de Ohm, V = IR, V é a tensão, I é a corrente e R é a resistência.) Se você construir um fio mais curto e mais grosso, a resistência diminui; se você construir um fio mais longo e mais fino, a resistência aumentará.

Mas a resistividade, na maioria das circunstâncias, não é uma propriedade absoluta de qualquer material desse tipo, mas depende da temperatura desse material. Em temperaturas mais altas, as moléculas, os átomos e até mesmo as partículas subatômicas dentro dos átomos se movem mais rapidamente, e a resistividade aumenta quanto mais alta a temperatura. No entanto, o oposto também é verdadeiro: em temperaturas mais baixas, as partículas internas dentro dele movem-se mais lentamente, têm menos energia por partícula e interagem menos em geral, e a resistividade cai.

Para a maioria dos materiais, esse é o fim da história: você precisaria atingir o zero absoluto – um estado fisicamente inatingível – para obter resistividade zero e, portanto, resistência zero, independentemente das outras propriedades do seu material. Mas para alguns materiais, existe um limite crítico que você pode resfriá-los até ou abaixo, e quando você atinge esse limite, a resistividade e a resistência caem de uma vez para zero. Esses materiais são supercondutores, e esse estado de resistividade e resistência zero é um estado supercondutor.

Em vez de mergulhar na toca do coelho sobre o que você pode realizar e criar quando tem um supercondutor - já que a maioria dessas possibilidades ainda não foi descoberta - prefiro ajudá-lo a entender o que permite que um material seja supercondutor do ponto de vista da física. Em circunstâncias normais, mesmo dentro de um condutor, o simples fato de cargas elétricas se moverem através dele impede que um material atinja um estado supercondutor.