O que são Equações de London?

As Equações de London são um conjunto de equações matemáticas que descrevem o comportamento de elétrons em um supercondutor. Elas foram desenvolvidas em 1938 pelos irmãos Fritz e Heinz London, que receberam o Prêmio Nobel de Física em 1946 por suas contribuições para a teoria da supercondutividade.

As equações de London são baseadas na ideia de que, em um supercondutor, os elétrons formam pares Cooper – um tipo de ligação eletrônica que permite que os elétrons se movam sem resistência elétrica. Esses pares são mantidos juntos por fótons virtuais, que criam um campo eletromagnético no interior do supercondutor. As equações de London descrevem a forma como esse campo eletromagnético se comporta, e como ele afeta os elétrons no material.

Como as Equações de London explicam o comportamento de supercondutores?

As Equações de London explicam o comportamento dos supercondutores ao descrever como o campo eletromagnético dentro do material se comporta. Quando uma corrente elétrica é aplicada a um supercondutor, os elétrons começam a se mover através do material. Esse movimento cria um campo magnético, que por sua vez afeta a forma como os elétrons se movem.

As equações de London mostram que, em um supercondutor, o campo magnético tem uma tendência a se concentrar em pequenas áreas chamadas vórtices. Esses vórtices criam pequenas áreas de resistência elétrica dentro do material, o que pode afetar a capacidade do supercondutor de conduzir eletricidade sem perda de energia.

Exemplo de utilização das Equações de London na prática

As equações de London são utilizadas para entender e projetar supercondutores em uma variedade de aplicações práticas. Por exemplo, os supercondutores são utilizados em imagens de ressonância magnética (IRM) para criar campos magnéticos intensos que são necessários para gerar imagens precisas do corpo humano. As equações de London ajudam a entender como esse campo magnético é criado e como ele afeta os elétrons no material do supercondutor.

As equações de London também são utilizadas em aplicações que envolvem levitação magnética, como em trens de levitação magnética. Nesse caso, os supercondutores são usados para criar campos magnéticos que levantam o trem acima dos trilhos, eliminando a fricção e aumentando a velocidade. As equações de London são usadas para projetar o material do supercondutor e otimizar a geometria do campo magnético para maximizar a eficiência do sistema.

Limitações e críticas às Equações de London

As equações de London são amplamente aceitas como uma descrição precisa do comportamento de elétrons em um supercondutor. No entanto, elas também têm algumas limitações. Por exemplo, elas descrevem apenas as propriedades de supercondutores em temperaturas muito baixas, próximas do zero absoluto.

Além disso, as equações de London não levam em conta alguns dos efeitos mais complexos que podem ocorrer em supercondutores, como a existência de estados quânticos emaranhados. Esses estados ocorrem quando dois elétrons se tornam ligados de tal forma que suas propriedades são indistinguíveis. No entanto, novas teorias estão sendo desenvolvidas para levar em conta esses efeitos e fornecer uma descrição mais completa do comportamento dos supercondutores.