(Créditos da imagem: Pixabay).

Como todo aluno de química ou física está careca de saber: cargas magnéticas não são encontradas isoladamente na natureza. Enquanto que por um lado resolvemos exercícios nos livros que pedem para calcular a força elétrica entre duas cargas elétricas pontuais no espaço, por outro lado nunca vemos esse problema na perspectiva do magnetismo.

Vamos por partes:

Primeiro, temos um resultado da natureza: cargas elétricas servem como sorvedouros de campo elétrico, e este é um dado fundamental da natureza — pelo menos de como a Física conhece a natureza hoje. Com o nosso conhecimento atual do mundo físico, simplesmente entende-se que as cargas elétricas criam campo elétrico como um fato. Esse resultado expressa a Lei de Gauss que em palavras é “o fluxo elétrico total através de qualquer superfície fechada é igual à carga elétrica total (líquida) existente no interior da superfície dividida por uma constante do meio”.1 Um monte de jargão que você não precisa se preocupar, só acompanha o raciocínio.

Segundo, do ponto de vista do magnetismo, não existem monopolos (se você cortar um imã ao meio, você ainda terá 2 polos: norte e sul, não importa quantas vezes você o corte).

Para alguns físicos, esta constatação é uma “estranha” assimetria na física, nas leis de Maxwell em particular. Embora Pierre Curie (1859 – 1906) no final do século XIX tenha sugerido a existência de monopolos magnéticos, a temática ganharia força com Paul Dirac (1902 – 1984) na década de 19302. Então buscas por evidências experimentais do monopolo magnético têm sido relatadas há pelo menos quatro décadas.

Essas investigações estão além do escopo do eletromagnetismo clássico uma vez que analisam sistemas quânticos. Contudo, vale a pena dizer que no âmbito teórico, as modernas teorias físicas que almejam uma unificação das interações fortes, fracas e eletromagnéticas preveem a existência de monopolos magnéticos3 (!!). No âmbito experimental, com detectores supercondutores, o experimento de Cabrera4 relatou uma possível detecção de um monopolo magnético. No entanto, investigações posteriores que tentaram reproduzir esse experimento não tiveram o mesmo sucesso.

Resumindo: monopolos magnéticos não existem até segunda ordem. Contudo, não há impeditivos teóricos para a não existência de monopolos magnéticos e buscas experimentais por tal “objeto” continuam, além de consequências da sua existência já terem sido discutidas teoricamente em alguns trabalhos.3

Um parêntesis: você pode falar “mas e a Lei de Gauss para o magnetismo?!” essa “lei” surge a partir da observação da natureza, baseada em postulados a priori. A dissertação de Salém5, por exemplo, nos mostra que “a lei de Gauss não constitui mais uma lei física das interações eletrostáticas, mas é equivalente à lei de Coulomb”. Noutras palavras, é perfeitamente possível, logica e fisicamente consistente, obtermos os mesmos resultados experimentais da eletrostática a partir de uma outra base teórica. Comentários sobre a eletrodinâmica de Weber e da estrutura formal da Mecânica Quântica vão ficar para outros artigos.

Referências:

  1. YOUNG, H. D.; FREEDMAN, R. A. Física III eletromagnetismo. Tradução Sonia Midori Yamamoto. São Paulo: Addison Wesley, 2009.
  2. MILTON, K. A. Theoretical and experimental status of magnetic monopoles. Reports on Progress in Physics, v. 69, n. 6, 2006.
  3. MACHADO, K.D. Teoria do eletromagnetismo. Volume 2. Ponta Grossa: Editora UEPG. 2002. p. 161.
  4. CABRERA, B. First results from a superconductive detector for moving magnetic monopoles. Physical Review Letters, v. 48, n. 20, 1982.
  5. SALÉM, S. Estruturas conceituais no ensino de física: uma aplicação à eletrostática. 1986. 245f. Dissertação. (Mestrado Ensino de Ciências). Instituto de Física e Faculdade de Educação, Universidade de São Paulo. p. 86.
Daniel Trugillo
Santista e pós-graduando em Ensino de Ciências (PIEC/USP). Além de escrever para o Ciencianautas, escrevo resenhas de livros de filosofia, educação, psicologia e afins na rede Skoob. Também faço parte do grupo de divulgação científica Via Saber. Como hobby gosto de xadrez, paradoxos e memes.