Super Conductores

SUPERCONDUCTORES

Al principio se creyó que la superconductividad era un fenómeno termodinámico, pero en la actualidad se lo considera un fenómeno cuántico. Estos materiales se dividen en dos grandes categorías, los de baja temperatura, que precisan ser refrigerados por gases como el helio a unos pocos grados por encima del cero Kelvin, y los de alta temperatura, que alcanzan la superconductividad arriba de los 77 K, temperatura a la que el nitrógeno se transforma en un líquido. A estas temperaturas, los sistemas de refrigeración se simplifican considerablemente, lo que permite desarrollar aplicaciones prácticas para estos materiales. La teoría acerca de la superconductividad fue desarrollada en la década de 1950, y en 1962, la compañía Westinghouse fabricó el primer cable superconductor, hecho de una aleación de niobio y titanio. Esto permitió construir los primeros imanes, que fueron utilizados en los aceleradores de partículas como el del CERN y en la actualidad el LHC en Suiza. Hasta 1980 se creía imposible conseguir la superconductividad a más de 30 K, pero en 1986, Bednorz y Müller descubrieron una aleación basada en el lantano que superó ese límite y en 1993 se logró superar la barrera de los 130 Kelvin con un compuesto de talio, mercurio, cobre, bario, calcio y oxígeno. En la actualidad se busca lograr materiales superconductores a temperatura ambiente, lo que revolucionaría desde la industria del transporte con vehículos que leviten hasta la computación con máquinas mucho más veloces que las actuales.

Los superconductores son una categoría de materiales que no oponen ninguna resistencia eléctrica al paso de corriente a muy baja temperatura. De manera diferente de los materiales comunes cuya resistencia eléctrica disminuye paulatinamente al bajar la temperatura, los superconductores, una vez alcanzado el umbral crítico, de manera abrupta pierden toda resistencia. Este efecto, descubierto por Heike Kamerlingh Onnes en 1911 en Leiden, abrió un nuevo campo de estudio en física.

Fenomenología de los superconductores.-Los conductores normales presentan pérdidas cuando circulan corrientes en su interior. Esto se debe a que la resistencia que poseen al paso de una corriente eléctrica, transforma parte de la energía eléctrica en energía térmica. Sin embargo, algunos materiales se comportan de forma extraña a muy bajas temperaturas. Estos materiales, denominados "superconductores", cuando son sometidos a una temperatura mayor que una cierta temperatura crítica (diferente para cada material) presentan alta resistencia, por lo general mucho mayor que un conductor normal y de esta manera decimos que el material se encuentra en su "estado normal". Por el contrario, por debajo de la temperatura crítica presentan un fenómeno en el cual la resistencia eléctrica disminuye rápidamente hasta llegar a cero, decimos entonces que el material se encuentra en su "estado superconductor". Otra de las propiedades que caracteriza a estos materiales es la expulsión de campo magnético en el estado de superconducción conocida más comúnmente como el Efecto Meissner. Esta última es la propiedad esencial del estado superconductor.

Cuando el material pasa del estado normal al estado superconductor, el cambio en la resistividad puede ser muy abrupto y se produce lo que en física se denomina "cambio de fase". Si miramos el material a una temperatura mayor que la crítica, encontraremos propiedades marcadamente distintas a las que veremos a temperaturas menores que la crítica. .

Se han encontrado diferentes materiales que se vuelven superconductores por enfriamiento, cada uno a su temperatura crítica propia. Algunas temperaturas críticas son de apenas unos pocos grados Kelvin (recordar que 0ºK corresponde a -273ºC), implicando un esfuerzo tecnológico importante el acceder a tan bajas temperaturas; en los últimos años ha sido posible diseñar materiales cuyas temperaturas críticas rondan las decenas de grados Kelvin, lo que en cierta medida facilita su estudio y utilización.

¿Para que se usa un Superconductor?

Super Tren Magnético!!!

Hasta ahora, la principal utilidad de un superconductor es la producción de campos magnéticos muy intensos (del orden de miles de veces del campo magnético del imán de la heladera). Estos campos tienen importantes aplicaciones en medicina (RMN), frenos magnéticos, aceleradores, etc. Por otro lado, los campos magnéticos intensos son necesarios para controlar los reactores de fusión nuclear, aún experimentales, que serían una forma alternativa de producción de energía no contaminante. Además, la posibilidad de tener materiales con resistencia nula permitiría almacenar eficientemente energía eléctrica.

La aplicación más importante por el momento es la producción de campos magnéticos, que se emplean, principalmente, en los laboratorios de física con fines de investigación. Dentro de la investigación en el campo de la física, también se utilizan electroimanes superconductores para generar campos magnéticos altamente estables, útiles en los estudios de la resonancia magnética nuclear y la microscopía electrónica de alta resolución. Son también utilizados en las cámaras de

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