S U P E R C O N D U C T I V I D A D

JUSTIFICACION

La investigación hecha sobre superconductividad, tiene gran importancia y relación para la materia de Electricidad y Magnetismo, principalmente en el tema de Campo Eléctrico.

La superconductividad en la actualidad, tiene gran aplicación en la práctica, y cada vez se están haciendo nuevas aplicaciones, por lo cual se espera que en un futuro no muy lejano, la superconductividad tenga un amplio campo de aplicaciones.

INTRODUCCION

Ramón Sánchez salió de su apartamento en el piso 11 y se dirigió a elevador. La cabina, sustentada por campos electromagnéticos, le depositó en la planta baja cuatro segundos despuès. Como la estación del magnetocarril quedaba a dos manzanas nada más, decidió ir caminando, faltaba media hora para que partiera el maglev con destino a Guadalajara.

Una vez aposentado en un asiento junto a la ventana, extrajo del bolsillo del saco su ordenador personal para entretenerse con un juego de simulación mientras esperaba la salida del tren. Ya en marcha, y después de unos minutos de rodaje, una pantalla anunció a los viajeros: levitación. Loa vagones, suspendidos a quince centímetros sobre el carril, volaban a quinientos kilómetros por hora. Ramón admiraba asombrado al paso fugaz del paisaje. Veía campos y árboles, ríos y montañas, pero ningún poste de telégrafos ni líneas de alta tensión. A las tres de la tarde conectó el televisor de pantalla plana empotrado en el asiento anterior para ver. Los altavoces anunciaron la próxima estación: Guadalajara. En una hora y media el tren de sustentación magnética había cubierto setecientos kilómetros que separan México de Guadalajara.

No, no es el comienzo de una novela de ciencia ficción. Es la descripción de un pequeño suceso en la vida cotidiana tal como será dentro de quince o veinte años. Y el medio, la herramienta que nos permitirá contemplar con nuestros propios ojos estos cambios gigantescos y en tan poco tiempo tiene un nombre: superconductores. Cuando los cientìficos consigan por fin dominar todos sus secretos, todo aquello que tiene que ver con la electricidad o el magnetismo experimentará un salto cualitativo que hará palidecer la revolución que significó la invención del transmisor.

I.CONCEPTOS RELACIONADOS CON LA SUPERCONDUCTIVIDAD

EL CERO ABSOLUTO

Es la mas baja temperatura concebible en el mundo físico, y corresponde a 273.15 grados Celcius (antes centígrados), por debajo del punto triple del agua pura, que corresponde al cero celsius, La escala de cero absoluto es la escala Kelvin, y lo más cerca que se ha llegado a él, corresponde a 0.01 Kelvin, o 0.01 K. El elemento con más bajo punto de fusión es el helio (0.9K); su punto de ebullición es de 4.21 K, o sea 4.21 grados arriba del cero absoluto. El primero en lograr estas temperaturas extremadamente bajas fué H. Kamerling Onnes, en 1907.

SUPERCONDUCTIVIDAD

La superconductividad eléctrica es un fenómeno que ocurre a muy bajas temperaturas en ciertos metales; consiste en que los electrones responsables de la conducción eléctrica sufren a cierta temperatura una transición colectiva de un estado desordenado, a otro ordenado. Esto trae como condecuencia la aparición de propiedades singulares, entre ellas la desaparición total al paso de la corriente eléctrica, así como efectos magnéticos nuevos, y una alteración fuerte en la conductividad térmica.

EL EFECTO MEISSNER

Walther Meissner descubrió, en 1933, que cuando un superconductor se encuentra inmerso en en campo magnético, el superconductor expulsa dicho campo de su interior y se comporta como si su superficie fuese reflectora del magnetismo. Esto indica que los superconductores son diamagnéticos. Este descubrimiento llevó a los científicos F. y H. London a desarrollar su teoría de la electrodinámica de la superconductividad.

Una de las demostraciones más llamativas del efecto Meissner es la "levitación" de un imán permanente cuendo se coloca por encima de una superficie superconductora.

EL EFECTO JOSEPHSON

Brian D. Josephson, trabajando con materiales superconductores, encontró en 1962 que entre ellos podía fluir una supercorriente, corriente eléctrica formada por pares de electrones (pares de Cooper) en vez de electrones sueltos, sin que para ello hubiera diferencia depotencial alguna. Este efecto aplicado a la construcción de transistores, llamados Unión Josephson, ha producido los transistores más rápidos jamás logrados; sin embargo, hay que recordad que todo esto ocurriría a temperaturas obtenubles sólo con el helio líquido.

En 1908, Heike Kamerling Onneo, de la Universidad de Leiden Holanda, consiguió helio líquido a -269 ^oC, tan solo cuatro grados por encima del cero absoluto, temperatura a la cual la ausencia de calor es total: es el máximo nivel de frío.

En 1911, mientras experimentaba con ciertos materiales sometidos a tan bajas temperaturas, observó que el mercurio se volvía superconductor a -269×C (4 K). El gfísico también detectó esta propiedad en otros metales, augurando ya entonces un porvenir de ciencia-ficción a su decubrimiento.

En 1933, se detectó que el efecto Meissner, se manifiesta en la imposibilidad de que un campo magnético penetre en el interior de un superconductor. Así, si colocamos un imán sobre un cuerpo de estas características, inmediatamente aparecen corrientes eléctricas sobre el superconductor que origina un campo magnético opuesto al del imán. El resultado es que se repelen mutuamente y como no existe resistencia y por tanto la corriente eléctrica no se debilita, el imán levita sobre el superconductor eternamente.

En 1941, un grupo de científicos consiguó que una aleación de nitruro de niobio se volviera superconductor a -285×C (15 K). En el campo teórico no se produjo ningún adelanto hasta 1957, año en que se publicó la teoría BCS para la superconductividad. Llamada según las iniciales de sus creadores, Bardeen, Cooper y Schrieffer, la teoría BCS postulaba que las vibraciones de la red cristalina del material reúnen los electrones de dos en dos, a los que se llama pares de Cooper. Esta unión es tan firme, que a los electrones ya no les queda fuerza para interactuar con otros electrones o con los átomos de la red cristalina, gracias a la cual pueden fluir por el material sin interferencias, y por tanto, sin desprendimiento de calor.

El 1973 se alcanzaron los -250×C (23 K), con una aleación de niobio-germanio. En 1983, comenzaron sus investigaciones el alemán Georg Bednorz y Alex Müller, en el laboratorio de investigación de IBM en Zürich, Suiza.