Levitando sapos: o experimento de Andre Geim

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.

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.