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Levitando sapos: o experimento de Andre Geim

Por meio da levitação magnética de um sapo, Andre Geim conseguiu mostrar que materiais diamagnéticos podem apresentar equilíbrio magnético estável.

Levitar seres vivos não está mais no domínio da ficção científica. Em 1997, o físico Andre Geim conseguiu realizar essa façanha na Universidade de Nijmegen, na Holanda. Em seus experimentos, Geim conseguiu levitar plantas, pequenos peixes, gafanhotos, pedaços de pizza e até mesmo um pequeno sapo por meio do fenômeno da levitação magnética.

A levitação magnética ocorre quando polos contrários de campos magnéticos interagem entre si, produzindo forças repulsivas. Isso já é algo conhecido pela comunidade científica há muito tempo. O que de fato se mostrou algo novo é que o experimento comprovou que, em determinadas condições, é possível obter um equilíbrio estável.

Existe um teorema na Física, chamado de teorema de Earnshaw, que afirma que não é possível produzir um equilíbrio estável em um objeto dotado de massa e cargas elétricas em configuração fixa usando unicamente forças magnéticas e gravitacionais. Em outras palavras, você pode até ser capaz de atrair ou repelir ímãs, mas nunca será capaz de fazê-los flutuar estavelmente, balanceando as forças magnéticas com o seu peso.

Então, como foi possível para Geim fazer um sapo flutuar? A resposta para essa questão é que todos os materiais usados por ele têm algo em comum: eles são diamagnéticos.
 

Por que o sapo pôde flutuar?

Quando um material diamagnético é colocado em uma região de campo magnético não nulo, um campo magnético é induzido dentro dele com sentido oposto ao do campo magnético externo. A repulsão magnética surge daí. Mas e o equilíbrio estável? Esse último é decorrente da própria natureza do diamagnetismo: toda matéria é constituída de átomos, que possuem elétrons em torno de seus núcleos. Quando esses átomos diamagnéticos são colocados em interação com campos magnéticos externos de ordem superior a 10,0 T (Tesla), seus elétrons alinham-se para produzir um campo magnético contrário. Como o campo magnético induzido no pequeno anfíbio é gerado pela movimentação dos elétrons em torno do núcleo, esse campo não é gerado por uma configuração fixa, como prevê o teorema de Earnshaw.

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Com seus cálculos, Andre Geim conseguiu mostrar que a intensidade do campo magnético necessária para flutuar estavelmente um corpo diamagnético é proporcional ao seu volume. Portanto, a tarefa de levitar um ser humano é muito mais complexa e envolve campos magnéticos muito superiores em intensidade e volume aos produzidos atualmente em laboratórios.

Se você está se perguntando se o sapo sofreu algum dano à sua saúde, fique tranquilo, pois até mesmo os aparelhos de ressonância magnética utilizados nos hospitais conseguem atingir campos magnéticos de intensidades similares (da ordem de 4,0 T) sem quaisquer males à saúde.
 

Curiosidades

Graças às suas descobertas, Andre Geim recebeu o prêmio IgNobel, dedicado somente às descobertas científicas mais estranhas do ano, mas que sigam um padrão: elas devem fazer você rir, depois fazem você raciocinar.

Andre Geim é a única pessoa a acumular um prêmio Nobel e um IgNobel, já que o físico holandês foi laureado pelo maior prêmio da comunidade científica por ter descoberto um dos materiais mais promissores do futuro: o grafeno.

Campos magnéticos podem fazer sapos flutuarem
Campos magnéticos podem fazer sapos flutuarem
Publicado por: Rafael Helerbrock

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