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O Retardatário
Jorge Páramos
Thomas Girard, investigador em supercondutores da
Universidade de Lisboa, é peremptório: «Já deviam ter
dado este prémio há muito tempo».
 Vitaly Ginzburg
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«Tenho netos e ao menos
posso dar-lhes o prémio». Finalmente,
após anos de espera,
a «sorte» sorriu a um desencantado
Vitaly Ginzburg.
Muitas vezes candidato ao
prémio, o cientista russo de 87
anos, investigador no Instituto
Lebedev de Moscovo, arrecada
este ano o Nobel da
Física. Partilha esta honra com
o russo-americano Alexei
Abrikosov, de 75 anos, investigador
do Argonne Laboratory
no Illinois, e o anglo-americano
Anthony Leggett, de 65
anos, investigador da Universidade
de Illinois. São estes
os eleitos pela Real Academia
de Ciências sueca, que recompensa
os seu trabalhos nas
áreas da supercondutividade
e superfluidez.
A supercondutividade consiste
na ausência de resistência
eléctrica à passagem de
corrente. Tal foi observado
pela primeira vez em 1911 no
mercúrio, pelo físico holandês
Kamerlingh Onnes, e desde
então encontrado em outros
metais puros. Inicialmente
confinada a temperaturas da
ordem dos -270 ºC, o fenómeno
obrigava à utilização de
hélio líquido para atingir tão
baixas temperaturas. Só em
1986 se alcançou a supercondutividade
a «altas temperaturas
» (até aos -150 ºC), utilizando
ligas metálicas exóticas.
Este desenvolvimento permitiu
utilizar azoto líquido, com
ponto de ebulição de -196 ºC,
em vez de hélio, que evapora
aos -268.4 ºC e tem um preço
semelhante ao do whisky!
Abriam-se assim perspectivas
de aplicação prática da
supercondutividade, setenta
anos após o seu nascimento.
Actualmente, os supercondutores
são aplicados em áreas
como a medicina, na ressonância
magnética, onde são
utilizados para gerar os intensos
campos magnéticos necessários;
Também nos transportes,
através dos comboios
de levitação magnética, capazes
de atingir os 500 km/h e já
em exploração comercial no
Japão. No futuro, serão fundamentais
para a construção
de reactores de fusão nuclear,
tidos como a grande fonte de
energia do futuro.
A superfluidez é, tal como a
supercondutividade, um fenómeno
que ocorre a temperaturas
extremamente baixas (um a
dois graus acima do zero absoluto).
Um gás sujeito a estas
temperaturas perde toda e
qualquer resistência ao movimento
interno das suas partículas,
exibindo comportamentos
quânticos a uma escala
macroscópica (tal como acontece
nos supercondutores).
Tem-se um superfluido: um líquido
sem viscosidade, que
sobe as paredes do recipiente
em que se encontra e onde um
redemoinho pode girar durante
anos. Esta ausência de viscosidade
pode ser comparada
à resistência nula de um
supercondutor.
Está na hora,
está na hora!
 Alexei Abrikosov |
 Anthony Leggett |
Thomas Girard, investigador
principal do Advanced
Detectors Group da Universidade
de Lisboa, envolvido em
projectos relacionados com
supercondutividade, é peremptório:
«Já deviam ter dado
este prémio há muito tempo».
Salienta a importância do trabalho
sobre transições de
fase, realizado nos anos 50 por
Ginzburg e Laundau, este já
laureado com o Nobel em
1962. Os cientistas estabeleceram
matematicamente uma
analogia entre a passagem de
um metal do estado condutor
habitual para o estado supercondutor
com outras transições
de fase mais habituais,
como a mudança do estado
sólido para o líquido.
Esta generalização do conceito
de transição de fase aos
supercondutores era insuficiente,
pois faltava ainda uma
descrição do seu comportamento
microscópico. Foi necessário
esperar por Bardeen,
Cooper e Schrieffer, a trabalhar
nos Estados Unidos, que formularam
a teoria BCS. Esta explica
a supercondutividade
com base nos chamados «pares
de Cooper»: pares de electrões
que, ao deformarem a
rede cristalina do metal, se atraem
mutuamente; como
consequência, a corrente eléctrica
flui sem resistência. Este
trabalho rendeu aos seus autores
o Nobel da Física de
1972.
No entanto, esta é apenas
uma teoria parcial, explicando
apenas os supercondutores
de tipo I. Estes diferenciam-se
dos de tipo II por não aceitarem
no seu interior campos
magnéticos (o chamado efeito
Meissner). A supercondutividade
de tipo II foi compreendida
por Alexei Abrikosov,
Thomas Girard, investigador em supercondutores da
Universidade de Lisboa, é peremptório: «Já deviam ter
dado este prémio há muito tempo».
Prémios Nobel
O Retardatário
n Manuel Carvalho
A cura de muitas doenças
poderá estar mais perto após
os estudos de Peter Agre, 54
anos, e Roderick MacKinnon,
57 anos, os dois investigadores
americanos laureados com
o prémio Nobel da Química de
2003. Segundo a Academia
das Ciências sueca, que atribui
anualmente o prémio, «as
descobertas e os estudos estruturais
e funcionais dos canais
na membrana celular»
permitiram «abrir os olhos sobre
a existência de uma fantástica
família de máquinas
moleculares: canais, comportas
e válvulas, todos eles necessários
para o funcionamento
da célula».
O Professor Manuel Prieto
do Departamento de Química
do IST, fundador e ex-presidente
da Sociedade de Biofísica,
explica que todas as células
do corpo humano estão
contidas dentro de uma membrana,
formada por duas camadas
de lípidos, praticamente
impermeável. No entanto, «a
membrana possui canais especiais,
que permitem a passagem
de certas substâncias».
Já desde há muito tempo
que se suspeitava da existência
de estruturas na membrana
específicas para o transporte
de água. No entanto, foi
Peter Agre que em 1988 conseguiu
isolar a proteína e através
de estudos com membranas
artificiais comprovou que
eram os «canais de água» que
à muito se procurava. Deu-lhes
o nome de Aquaporinas (poros
de água).
«A onda de calor do Verão
passado provocou muitas
mortes devido a problemas de
desidratação e de sensibilidade
ao calor, que estão relacionados
com a eficiência das
Aquaporinas», descreve o
professor. «A sua acção também
é preponderante nos rins,
pois cerca de 70% da água da
urina primária é reabsorvida».
Química impulsiona a medicina
Estes canais «permitem a passagem
das moléculas de água
muito rapidamente (cerca de
1019 por segundo)». Têm também
uma elevada selectividade,
impedindo a passagem dos
iões H+ através da criação de
um campo eléctrico de polaridade
positiva.
«Roderick Mackinnon teve
uma carreira invulgar, pois só
começou a investigar aos 30 e
a sua formação base é de medicina
», realça o professor.
Contudo, o estudo que apresentou
em 1998 sobre o canal
de iões KcsA K+ surpreendeu
a comunidade científica. Neste
trabalho, a estrutura atómica
dos canais é determinada
com um método inovador, envolvendo
cristalografia por
raios-X.
Segundo Manuel Prieto,
«estas passagens através da
membrana possuem características
muito interessantes»:
fecham ou abrem mediante sinais
da célula e possuem um
filtro de iões que em simultâneo
permite a entrada de iões
potássio e impede a passagem
dos iões sódio de dimensões
muito menores. Estas correnn
Jorge Páramos
tes eléctricas nos tecidos do
corpo humano, constituídas
por um fluxo de iões através
das células, permitem a propagação
de sinais pelo sistema
nervoso e o funcionamento
dos músculos.
Peter Agre conseguiu, em
1988, isolar a proteína que regula
a entrada e saída de água
do interior da célula; esta era
procurada pelos cientistas
desde o século XIX.
Peter Agre, nasceu em
Northfield, no Minnesota. Fez
o doutoramento em Medicina,
em 1974, na Escola Médica da
Universidade John Hopkins,
em Baltimore. Roderick MacKinnon,
é natural de Burlington,
próximo de Boston; concluiu
o doutoramento em medicina,
em 1982, na Escola Médica
de Tufts.
um estudante de Ginzburg e
Laundau. Este desenvolveu
um modelo totalmente novo,
tendo depois usado a teoria
de transições de fase dos seus
mestres para o suportar. É por
este trabalho que é agora premiado.
A teoria
que veio do frio
A superfluidez foi descoberta
no início dos anos 30 pelo
físico russo Kapitsa num gás
de hélio-4 (isótopo do hélio
com dois neutrões e dois
protões), a temperaturas de
-270 ºC. A explicação deste fenómeno
foi dada por Laundau,
tendo justificado o seu Nobel
de 1962. Mais tarde, a teoria
desenvolvida com Ginzburg
permitira compreender a passagem
de um líquido normal
para superfluído como uma
transição de fase.
Nos anos 70, observou-se
que também o hélio-3 se torna
superfluído a temperaturas
ainda mais baixas. Esta descoberta
não era totalmente inesperada,
dado que a teoria BCS,
mesmo aplicada fora da supercondutividade,
dava indicações
nesse sentido. O complexo
comportamento deste novo
superfluído só foi explicado
com sucesso por Anthony
Leggett, então a trabalhar na
Universidade de Sussex, Reino
Unido, justificando agora
o seu Nobel.
Dada a relevância do seu trabalho,
é de espantar que só
agora os três físicos recebam
o prémio. Este atraso só revela,
segundo Tom Girard, a
pouca importância dada ao
ramo da supercondutividade,
tida como mera curiosidade de
laboratório. Mas sugere que,
devido ao impacto das suas
aplicações médicas actuais, tal
estatuto possa estar a mudar.
E realça que, devido ao complexo
jogo entre campos magnéticos
e os «pares de
Cooper», um supercondutor é
muito útil como modelo em
miniatura para simular no laboratório
as condições que
imperaram no início do Universo.
Sem dúvida, um Nobel
na área ajudará a despertar o
interesse pelo tema.
O prémio, no valor de 1,145
milhões de euros, será divido
igualmente pelos três contemplados.
Vitaly Ginzburg ironiza:
«Para mim, claro que é
muito dinheiro – tal como para
qualquer russo que não seja
um vigarista ou magnata». E
é com alguma mágoa na voz
que afirma: «um jogador de
ténis ganha este valor num só
jogo»...
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