domingo, 14 de noviembre de 2010

Superconductividad

La resistencia ofrecida por los metales al paso de una corriente eléctrica transforma parte de su energía en calor que se disipa en el medio ambiente. Un porcentaje significativo de los gastos de producción de electricidad no reporta, por este motivo, beneficio alguno. En 1911 se descubrió que ciertos metales a muy bajas temperaturas conducían la electricidad sin ningún tipo de resistencia. Se abrían así las puertas a una verdadera revolución tecnológica. Ciertas dificultades fundamentales que impedían la fabricación de materiales superconductores útiles cedieron ante la investigación científica y el avance tecnológico, pero una de ellas -la necesidad de mantener dichos materiales a muy bajas temperaturas- persistió hasta no hace mucho tiempo.


     El descubrimiento de propiedades superconductoras en ciertos materiales cerámicos plantea, hoy, nuevos desafíos: explicar cuál es el mecanismo de esta nueva superconductividad, preparar materiales con propiedades estructurales adecuadas para su utilización práctica e imaginar las aplicaciones más convenientes en un mundo con superconductividad a temperatura ambiente o, por lo menos, a temperaturas accesibles a bajo costo.


     Dos campos de la física de nuestro tiempo -la fusión nuclear y la superconductividad a altas temperaturas- presentan problemas que, de ser resueltos, producirían una verdadera revolución tecnológica. Ambos temas han sido estudiados desde hace muchos años pero, en el caso de la superconductividad, sólo recientemente se produjeron adelantos importantes.La búsqueda de superconductores a altas temperaturas (mucho menores, sin embargo, que la temperatura ambiente) se remonta a las primeras décadas de este siglo. En esta búsqueda y en las investigaciones teóricas orientadas a comprender el fenómeno de la superconductividad se acumularon grandes éxitos pero también fracasos.


     La superconductividad fue descubierta en 1911 por el físico holandés Heike Kamerlingh Onnes, uno de los pioneros en el desarrollo de técnicas para enfriar materiales a temperaturas cercanas al llamado cero absoluto, que equivale a -273°C. El cero absoluto es el origen de la escala Kelvin (K); así, una temperatura de 2°C puede ser expresada como 293 K. Un material se encuentra a la temperatura de 0 K cuando se le ha quitado toda su energía térmica.En aquella época, el laboratorio de Kamerlingh Onnes era uno de los pocos en el mundo que disponía de suficiente capacidad tecnológica para estudiar las propiedades de la materia a tan bajas temperaturas. Mientras estudiaba la resistividad eléctrica del mercurio, halló que dicho metal pierde completa y abruptamente su resistencia cuando se lo enfría por debajo de -269°C, esto es, 4 K. A este estado de resistencia cero se lo llamó superconductividad (figura 1).


Figura 1: Fenómeno de la superconductividad

para el caso del mercurio


     El descubrimiento fue completamente inesperado. Hasta la observación del fenómeno en el laboratorio, nadie hubiera pensado que podría acontecer un cambio tan espectacular en un metal. En 1913, por estos trabajos, Kamerlingh Onnes obtuvo el premio Nobel de física (figura 2).


Figura 2: Heike Kamerlingh Onnes (1853-1926),

 premio Nobel de física en 1913 por sus estudios

 sobre superconductividad.


     Sin embargo, debieron pasar muchos años antes de que los científicos pudiesen comprender los orígenes microscópicos del fenómeno. Quizá lo más notable fue que, cuando la superconductividad parecía una etapa superada en la historia de la física, en los últimos tiempos, a 75 años de aquellas experiencias pioneras, otros descubrimientos de similar repercusión convulsionan nuevamente el mundo científico.

Y, de esta manera, se vuelve a abrir uno de los capítulos más interesantes de la historia de la física moderna. Estos descubrimientos consistieron en el hallazgo de materiales que son superconductores a temperaturas mucho mayores que las tradicionales.




Jose E. Guerrero C

CAF

Seccion 1

http://www.cienciahoy.org.ar/hoy01/superconductividad.htm


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