Los Superconductores

Por Jorge Pedrozo

 

Hola a todos, les hablaré de un tema que me apasiona, no sólo por el hecho de las aplicaciones actuales y futuras de este campo de estudio, sino por el bonito mensaje que nos deja: la unión entre la química y la física.

¿Cómo nació? El fenómeno de la superconductividad fue descubierto a principios del siglo pasado, por el físico Heike Kamerlingh Onnes, quien logró licuar el helio. La licuefacción es un proceso donde se condensa un gas en líquido al manipular la presión y la temperatura.

¿Por qué hablo de la licuefacción? Más adelante veremos el por qué. Recordemos que la materia la podemos encontrar en tres fases: sólido, líquido y gas. Nosotros podemos hacer que una sustancia pase de una fase a otra al variar la temperatura o la presión. La temperatura donde una sustancia en fase líquida pasa a gas se le llama temperatura de ebullición, esto es muy común en nuestra vida diaria, por ejemplo al hervir el agua.

Ahora, según sabemos el agua hierve a 100°C (para los que viven en la ciudad, esto no es cierto, hierve alrededor de los 94-95°C) pues resulta que el Helio líquido hierve a la increíble temperatura de 268° ¡bajo cero!, es decir -268.93°C. Para darnos una idea, a 0°C se congela el agua, -38.68°C el mercurio se congela (así es, es ese líquido metálico de los termómetros), la temperatura más baja registrada en el antártico ha sido  de  -80°C

Esto significa que la temperatura de ebullición del Helio es ¡más de tres veces fría que la temperatura más fría que existe en la tierra! No sé ustedes, pero si yo lograra llegar a esas temperaturas, me pondría a congelar cuanto objeto cayera en mis manos, y Heike no fue la excepción.

A los científicos les interesa mucho estudiar las propiedades que presenta la materia a diferentes temperaturas, por todos los usos que podemos encontrar, como materiales resistentes al fuego, aislantes eléctricos, térmicos, etc. Heike estaba interesado en la resistividad eléctrica a esas temperaturas tan bajas.

Recordemos que la resistividad eléctrica es que tanto se opone un material a que fluya una corriente eléctrica por él. También que la resistividad disminuye al disminuir la temperatura, es decir, dejan pasar más fácilmente la corriente.

La sorpresa que se llevaron fue que al congelar el mercurio a esas temperaturas, ¡la resistencia eléctrica del mercurio era cero! (Estrictamente hablando, es tan pequeña la resistencia eléctrica que los aparatos no la pueden medir, dando como lectura cero) Pero hay más, si congelaban el mercurio en ausencia de campos magnéticos, y luego aplicaban un campo magnético, éste ¡no  penetra el material! En la siguiente imagen podemos ver este efecto en vivo y a todo color.

La primera pregunta que se me viene a la mente es ¿Qué es la superconductividad? Es un fenómeno de la materia que no se sabe muy bien qué es. Uno como físico podría pensar que es un nuevo estado de la materia, porque se sabe que las propiedades de las sustancias están íntimamente relacionadas con la forma en cómo se acomoden y relacionen sus átomos. El problema es que los estudios que se han realizado muestran que no cambia la estructura molecular de las sustancias cuando muestran la superconductividad.

Y si uno lee con atención en física y en química, encontramos muchas cosas que no sabemos muy bien que son, pero que si sabemos que hacen. Por ejemplo la energía, la masa, el electrón, etc. Lo mismo pasa con la superconductividad, no se sabe a ciencia cierta qué es, pero si sabemos qué hace.

Ahora, sabemos que hace, la siguiente pregunta es ¿Qué podemos hacer? Podemos levitar objetos magnéticamente (como los trenes de levitación magnética que se están desarrollando), generar campos magnéticos intensos (como los aparatos de resonancia magnética que se utilizan en medicina para observar el interior del cuerpo humano o detectores de partículas utilizados en el colisionador de hadrones del CERN), o simplemente proveer electricidad (cables eléctricos).

El problema es que para tener un estado superconductor, muchas sustancias requieren temperaturas tan bajas como las de ebullición del Helio. Sin embargo se han hecho avances y en la actualidad se tienen materiales superconductores de alta temperatura* (-195.8°C si lo sé, esas no son temperaturas altas ¿pero es un gran avance no?)

Si quieren profundizar más en el tema chequen los libros del fondo de cultura económica de la colección la ciencia para todos: Los superconductores de Luis Fernando Magaña Solís y Líquidos exóticos de Leopoldo García-Colín Scherer y Rosalío Rodríguez Zepeda.

No son caros y la colección es variada para todos los gustos. El último libro está disponible en línea además de abarcar otros temas aparte de la superconductividad.

Anuncios

3 comentarios el “Los Superconductores

  1. ¡Muy interesante! Detesto admitir que, como un amante de la Física de Altas Energías, por mucho tiempo consideré a la Física de Materiales, Estado Sólido, Materia Condensada y esas cosas (dentro de las cuales entra superconductividad) como mas bien aburridas y llenas de ingenieros. Pero de un tiempo para acá (y con esta entrada aún más) me he dado cuenta de lo equivocado que estaba. Además, me enteré que se puede hacer una especie de Teoría Cuántica de Campos no relativista para el estádo sólido y que eso le ha dado in insight nuevo al tema. Además, incluso me han platicado de aplicaciones de los métodos de la correspondencia AdS/CFT de la Teoría de Cuerdas EN ESTADO SÓLIDO, EN LOS CAMBIOS DE FASE!!! Interesantísimo!!! Sigan así, chicos!!!

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s