Superfluidez

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O superfluido escorre "superfície acima" para igualar o nível entre os dois recipientes ou escapar do mesmo se ele não estiver perfeitamente selado[1] .

A superfluidez consiste num estado anómalo de líquidos, de natureza quântica, que se encontram sob uma temperatura muito baixa, comportando-se como se não tivessem viscosidade e apresentando uma transmissão de calor anormalmente elevada. Este fenómeno foi observado pela primeira vez em hélio líquido e tem aplicações não só nas teorias acerca do hélio líquido como também na astrofísica e nas teorias da gravitação quântica.

Histórico.[editar | editar código-fonte]

Com o desenvolvimento das técnicas de arrefecimento de gases, entre o século XIX e XX, tais como o processo Claude (arrefecimento) e o processo Linde (resfriamento isentálpico), pode-se obter, pela primeira vez na história, a liquefação dos outrora chamados gases permanentes.

Com o progresso da técnica, conseguiu-se mesmo o arrefecimento do hidrogénio e do hélio abaixo dos seus pontos de ebulição.

A superfluidez, propriamente dita, foi descoberta por Pyotr Kapitsa, John F. Allen e Don Misener ao estudarem o hélio líquido em 1937.

Propriedades especiais do Hélio[editar | editar código-fonte]

O hélio só cessa a ebulição a 2,2 K[2] e é quando se torna hélio-II (hélio superfluido), ficando com uma condutividade térmica aumentada de um milhão de vezes, além de se tornar um supercondutor. Sua viscosidade tende a zero, daí, se o líquido fosse colocado num recipiente cúbico, ele se espalharia por toda a superfície. Assim, o líquido pode fluir para cima, subindo pelas paredes do recipiente. Se a viscosidade é nula, a flexibilidade do material é inexistente e a propagação de ondas sobre o material ocorre sob velocidade infinita. O hélio apenas insinua as especulações de que outros materiais devidamente periodignosticados poderiam revelar que a informação pode viajar velocidades arbitrárias; colocando por terra muito do que se tem em termos de mudanças. Entre essas mudanças estão paradoxos da suposta relatividade entre gémeos da física moderna.

Modelo teórico[editar | editar código-fonte]

Por ser um gás nobre, o hélio exibe pouca interação intermolecular. As interações que apresenta são as interações de Van der Waals. Como a intensidade relativa dessas forças é diminuta, e a massa dos dois isótopos do hélio é pequena, os efeitos quânticos, normalmente disfarçados sob a agitação térmica, começam a aparecer, ficando o líquido num estado em que as partículas se comportam solidariamente, sob efeito de uma só função de onda. Nos dois líquidos em que se conhecem casos de superfluidez, ou seja, nos isótopos 3 e 4 do hélio, o primeiro é composto por férmions ao passo que o segundo é composto por bósons. Nos dois casos, a explicação necessita da existência de bósons. No caso do hélio-3, os férmions agrupam-se aos pares, de modo semelhante ao que acontece na supercondutividade com os pares de Cooper, para formar bósons.

Superfluidez na Astrofísica[editar | editar código-fonte]

O interior da Estrela de Nêutrons pode estar no estado Superfluido, mesmo em temperaturas relativamente altas

A ideia de superfluidos existirem dentro de estrelas de neutrões foi proposta pela física russa Arkady Migdal[3] em 1959. Fazendo uma analogia com os pares de Cooper que se formam dentro de supercondutores, é esperado que os protões e neutrões no núcleo de uma estrela de neutrões a suficiente alta pressão e baixa temperatura se comportem de maneira semelhante formando pares de Cooper e gerem os fenómenos de superfluidez e supercondutividade.

A existência desse fenómeno foi comprovada pela NASA[4] em 2011 ao analisar a estrela de neutrões deixada pela supernova Cassiopeia A.

Vácuo Superfluido[editar | editar código-fonte]

A teoria do vácuo superfluido prevê o vácuo como sendo um superfluido. O objetivo dessa abordagem é ligar a mecânica quântica(descrevendo três das quatro forças fundamentais) à gravidade.

Referências[editar | editar código-fonte]

  1. Strange but True: Superfluid Helium Can Climb Walls Scientific American. Visitado em 2013-04-10.
  2. Liquid Helium Working Range Hyperphysics. Visitado em 2013-04-10.
  3. A. B. Migdal. (1959). "Superfluidity and the moments of inertia of nuclei". Nucl. Phys. 13 (5): 655–674. DOI:10.1016/0029-5582(59)90264-0.
  4. NASA'S Chandra Finds Superfluid in Neutron Star's Core NASA. Visitado em 2013-04-10.