Ciencia

Resistencia Cero

La superconductividad es uno de los fenómenos más sorprendentes de la naturaleza y sigue siendo un reto teórico y práctico

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05-05-2009
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El efecto de la superconductividad fue descubierto en 1911 al estudiar materiales a muy, muy bajas temperaturas. A temperaturas cerca del cero absoluto, es decir a unos 273 Grados Centí­grados bajo cero. La explicación teórica no llegó hasta los años 50, culminando en 1957 con el trabajo de Bardeen, Cooper y Schrieffer hoy en dí­a conocido como la teorí­a BCS que parte de la teorí­a cuántica. El efecto de la superconductividad fue descubierto en 1911 al estudiar materiales a muy, muy bajas temperaturas. A temperaturas cerca del cero absoluto, es decir a unos 273 Grados Centí­grados bajo cero. La explicación teórica no llegó hasta los años 50, culminando en 1957 con el trabajo de Bardeen, Cooper y Schrieffer hoy en dí­a conocido como la teorí­a BCS que parte de la teorí­a cuántica.
Superconductores son materiales, que a partir de cierta temperatura crítica no presentan resistencia eléctrica alguna. En general todos los materiales presentan cierta resistencia eléctrica, es decir los electrones pierden energía en forma de calor por ejemplo al atravesar un metal. A veces esto se usa para determinados tipos de calefacción, pero en general supone un efecto indeseado.
 
Más en concreto la resistencia eléctrica se produce por la interacción de los electrones con defectos de la red cristalina y vibraciones de la red del material dado. También los procesos de dispersión entre los electrones pueden jugar un papel importante.
 
El efecto de la superconductividad es un fenómeno sorprendente porque lo que ocurre es que se acoplan dos electrones, formando lo que se llama una pareja de Cooper. Ésto en cierta manera es doblemente sorprendente, porque por un lado los electrones tienen la misma carga eléctrica y se repelen mutuamente y además son de un tipo de partícula llamado fermión. Todas las partículas se pueden clasificar en dos tipos, en los llamados fermiones y bosones. Los fermiones nunca pueden ocupar el mismo estado, mientra que bosones sí. Los fermiones tienden pues a alejarse. Aun así el acoplamiento de los electrones en parejas de Cooper se produce y es el responsable de que se impida la entrega de energía a la red cristalina. Así se permite que la corriente eléctrica fluya sin resistencia.
 
Los superconductores se pueden clasificar en dos tipos (llamados tipo I y II). El primer tipo se puede explicar muy bien mediante la mencionada teoría BCS, mientras que el segundo tipo todavía no tiene un modelo bien establecido, por lo que en el ámbito teórico queda mucho por hacer.
 
¿Porqué no se utlizan materiales superconductores comercialmente de forma generalizada? Un problema importante es que este fenómeno se da a muy bajas temperaturas. En 1986 se comenzó con el descubrimiento de una serie de superconductores de altas temperaturas, pero altas temperaturas en este contexto significan temperaturas de alrededor de 130 Grados Centígrados bajo cero. De todas formas el descubrimiento de estos superconductores supuso un gran avance, porque es mucho más barato enfríar mediante nitrógeno líquido que mediante helio líquido. Encontrar un material que sea superconductor a temperatura ambiente sigue siendo un sueño de los físicos experimentales.
 
 
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