Según se describe en Wikipedia,

Se denomina superconductividad a la capacidad intrínseca que poseen ciertos materiales para conducir corriente eléctrica sin resistencia ni pérdida de energía en determinadas condiciones.

La resistividad eléctrica de un conductor metálico disminuye gradualmente a medida que la temperatura se reduce. Sin embargo, en los conductores ordinarios, como el cobre y la plata, las impurezas y otros defectos producen un valor límite. Incluso cerca de cero absoluto una muestra de cobre muestra una resistencia no nula.

La resistencia de un superconductor, en cambio, desciende bruscamente a cero cuando el material se enfría por debajo de su temperatura crítica. Una corriente eléctrica que fluye en una espiral de cable superconductor puede persistir indefinidamente sin fuente de alimentación.

Al igual que el ferromagnetismo y las líneas espectrales atómicas, la superconductividad es un fenómenode la mecánica cuántica.

La superconductividad ocurre en una gran variedad de materiales, incluyendo elementos simples como el estaño y el aluminio, diversas aleaciones metálicas y algunos semiconductores fuertemente dopados.

La superconductividad no ocurre en metales nobles como el oro y la plata, ni en la mayoría de los metales ferromagnéticos.



Antes de que finalize el año era necesario hablar de la superconductividad, dado que el 8 de abril de 2011 se cumplieron 100 años de su descubrimiento, por parte del físico holandés Heike Kamerlingh Onnes, Premio Nobel de Física en 1913 por sus investigaciones en este campo de trabajo.

Dado que no es mi especialidad, he hablado con el Dr. Víctor Grau, físico y profesor en la Universidad de Vic, y director de Physics!, para poder hacer una pequeña incrusión histórica de cómo y cuando se realizó este importantísimo descubrimiento: 

Hacía años que Kamerlingh Onnes estaba interesado en averiguar cómo variaba la resistencia de los metales al disminuir la temperatura, y ahora, después de que en julio de 1908 consiguió licuar el helio, ya tener las herramientas necesarias para extender este estudio más allá de donde nunca había llegado. Era ya capaz de alcanzar temperaturas de tan sólo 1,8 K, muy cerca del cero absoluto. Es por ello que muchos físicos se han referido a su laboratorio como "el punto más frío de la Tierra".

Uno de los modelos teóricos aceptados en aquel momento era el de Lord Kelvin. Este modelo predecía que al enfriarse el metal la resistividad debería decrecer hasta a un mínimo, ya que la resistencia se debe al scattering de los electrones por los iones de la red, pero el modelo indicaba también que la movilidad de los electrones a su vez disminuía, y por lo tanto, a temperaturas aún menores (cercanas al cero absoluto), la resistividad crecería hasta hacerse infinita. La sorpresa fué que el experimento de Kamerlingh Onnes del 8 de abril había mostrado un resultado diferente.

El 23 de mayo de 1911, con un sistema experimental mejorado repiten el experimento. Exploran el rango de temperaturas entre 3,0 y 4,3 K. Lo hacen aumentando la temperatura, lo que les permite cambiar de forma más suave y tener condiciones de medida más controladas. Hacia medianoche Kamerlingh Onnes anota el su diario: "A 4 K aún ningún indicio de aumento de la resistencia. A 4,05 K todavía tampoco. A 4,12 K la resistencia empieza a aparecer". Los próximos meses los dedican a mejorar los dispositivos de medida, y en octubre hacen el experimento que da lugar al histórico gráfico de la figura, que muestra el brusco cambio de resistencia del mercurio a 4,20 K.

  

                               

Gráfico histórico del 26 de octubre de 1911, en ​​que se representa la resistencia (ohmios) en función de la temperatura (K) del mercurio, mostrando la transición al estado superconductor a 4,20 K

 

 

Hoy, a 100 años del descubrimiento de Kamerlingh Onnes la superconductividad siguen constituyendo un gran reto para la física de la materia condensada. Tuvieron que pasar 46 años antes de que Bardeen, Cooper y Schrieffer construyeran una teoría (BCS) que explicaba bastante exactitud este fenómeno. Los primeros superconductores que se encontraron lo eran a temperaturas muy bajas, lo que quedaba explicado en la teoría BCS que parecía predecir una temperatura de transición máxima de 40K, por lo tanto la superconductividad quedaría circunscrita sólo a las bajas temperaturas.

Aunque en los años 80 nada hacía prever grandes cambios en esta disciplina, el panorama cambió repentinamente. En 1986 Bednorz y Müller encontraron una familia de óxidos de cobre con una temperatura de transición mucho más elevada. Fueron los primeros superconductores de alta temperatura.

El descubrimiento de la superconductividad de alta temperatura ha permitido aplicaciones antes imposibles: medicina, transporte, energía, investigación, ... pero esto es otro hilo que algún día retomaremos.

 

 

Jordi Solé i Casals
Jordi Solé i Casals
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En la sociedad actual todo va muy deprisa. Comunicaciones, industria, avances técnicos y científicos... mucha información y poco tiempo para asimilarla nos produce vértigo y nos deja vacíos de saber. Intentaremos dar a conocer diferentes avances en el campo de la ciencia y la técnica en un lenguaje accesible, y devolver a la sociedad los resultados de las investigaciones hoy en curso.
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