Quantização de fluxo em laço supercondutor (SQUID)

Entendendo-a-Quantização-do-Fluxo-em-um-Laço-Supercondutor-(SQUID)

A-quantização-do-fluxo-em-laços-supercondutores-é-um-fenômeno-fascinante-que-surge-da-natureza-mecânica-quântica-dos-supercondutores.-É-particularmente-essencial-em-dispositivos-chamados-Dispositivos-de-Interferência-Quântica-Supercondutora-(SQUIDs),-que-são-magnetômetros-incrivelmente-sensíveis.

O-Conceito

No-cerne-da-quantização-do-fluxo-está-a-quantização-do-fluxo-magnético.-Em-um-laço-supercondutor,-o-fluxo-magnético-total-(Φ)-que-passa-através-do-laço-é-quantizado-em-múltiplos-inteiros-do-quantum-de-fluxo-magnético-(Φ₀).

A-Fórmula

A-fórmula-para-calcular-a-quantização-do-fluxo-é-a-seguinte:

(-{-magneticFlux-})-=>-Math.round(magneticFlux-/-magneticFluxQuantum)

Onde:

• magneticFlux-(Φ)---O-fluxo-magnético-através-do-laço-supercondutor,-medido-em-Webers-(Wb).
• magneticFluxQuantum-(Φ₀)---O-quantum-de-fluxo-magnético,-uma-constante-fundamental-aproximadamente-igual-a-2.067833848-x-10^-15-Wb.

Cálculo-de-Exemplo

Vamos-supor-que-você-tenha-um-fluxo-magnético-de-4.1357-x-10^-15-Wb.-Usando-nossa-fórmula:

magneticFluxQuantum-=-2.067833848-*-Math.pow(10,--15)

magneticFlux-=-4.1357-*-Math.pow(10,--15)

n-=-Math.round(magneticFlux-/-magneticFluxQuantum)

Substituindo-os-valores:

n-=-Math.round(4.1357-*-Math.pow(10,--15)-/-2.067833848-*-Math.pow(10,--15))

Portanto:

n-=-2

Assim,-o-fluxo-magnético-se-quantiza-em-2-quanta-de-fluxo.

Aplicações-dos-SQUIDs

Os-SQUIDs-aproveitam-a-quantização-do-fluxo-para-medir-campos-magnéticos-extremamente-pequenos.-Eles-encontram-aplicações-em-várias-áreas,-incluindo:

• Imagem-Médica:-Usando-técnicas-como-a-Magnetoencefalografia-(MEG)-para-mapear-a-atividade-cerebral.
• Geofísica:-Detectando-pequenas-mudanças-no-campo-magnético-da-Terra.
• Ciência-dos-Materiais:-Estudando-materiais-supercondutores-e-suas-propriedades.

Perguntas-Frequentes

P:-Qual-é-a-importância-da-quantização-do-fluxo?

R:-A-quantização-do-fluxo-é-crucial-para-a-operação-dos-SQUIDs,-permitindo-que-eles-detectem-campos-magnéticos-com-precisão-extraordinariamente-alta.

P:-Quão-pequenos-são-os-campos-magnéticos-que-os-SQUIDs-podem-medir?

R:-Os-SQUIDs-podem-medir-campos-magnéticos-tão-pequenos-quanto-5-x-10^-18-T,-que-é-realmente-extremamente diminuto.

P: Existem desafios práticos no uso dos SQUIDs?

R: Sim, os SQUIDs precisam operar a temperaturas muito baixas, próximas ao zero absoluto, o que requer sistemas criogênicos sofisticados.

Tags: Física, Supercondutividade, Mecânica Quântica