Superconductores: La superconductividad, más que una promesa tecnológica

Zagala Trujillo Fidel Antonio

4 de noviembre del 2021

Ing. Martínez Cruz Julio Cesar

Grupo: 1314

Superconductores: La superconductividad, más que una promesa tecnológica

Introducción

El físico neerlandés Heike Kamerlingh Onnes descubrió por mera casualidad que el mercurio al ser enfriado a muy bajas temperaturas perdía la resistencia eléctrica y hasta propiedad la llamo “supraconductor” esto se a repetido con otros materiales por mera casualidad hasta la actualidad

Podemos definir la superconductidad como un estado de la materia en la que se experimentan cambios en sus propiedades magnéticas y eléctricas por debajo de cierta temperatura conocida como la temperatura crítica.

Las principales características de estos materiales son que es un diamagneto perfecto y su resistencia es cero. Solo en materiales superconductores el diamagnetismo es máximo, o perfecto. En un conductor perfecto el transporte de electrones sin pérdida de energía ocurre cuando se llega al cero absoluto.

Uno de los principales inconvenientes de estos materiales es que se tienes que someter a altas presiones usando celdas de diamantes para así poderlos convertir en super conductores

Desarrollo 

En el año de 1933 Walter Meissner y Robert Ochsenfeld descubrieron que un material superconductor repele un campo magnético en su estado superconductor “Efecto Meissner” el cual consiste en la desaparición total del flujo del campo magnético en el interior de un material superconductor por debajo de su temperatura crítica. Al aplicar un campo magnético externo a un material superconductor el flujo magnético no penetra cuando se encuentra en el estado superconductor

En el año de 1957 los científicos norteamericanos J. Bardeen, L. N. Cooper y J. R. Schrieffer crearon el modelo teórico que explica el proceso electrónico a esta se le conoce como la teoría BCS esta teoría postula que un material se vuelve superconductor cuando los electrones se aparean. La teoría BCS explica la superconductividad a temperaturas cercanas al cero absoluto para elementos y aleaciones simples. En un metal, los electrones cargados negativamente ejercen una atracción sobre los iones positivos que se encuentran en su vecindad. Se polariza localmente la red. Un segundo electrón sentirá una fuerza atractiva. Así los electrones se agrupan en pares llamados pares de Cooper.

En la década de los 60s se desarrolló un superconductor de cobre-cubierta de niobio-titanio para un acelerador electromagnético de partículas de altas energías, en el Laboratorio de Rutherford-Appleton en Inglaterra.

En 1960 Se desarrolla el primer alambre superconductor comercial por científicos de Westinghouse. Este cable esta hecho de una aleación de niobio y titanio  

Brian D. Josephson dice que la corriente eléctrica puede fluir entre dos materiales superconductores aun cuando están separados por un material no superconductor o un aislante a esto se le conoce como fenómeno de tunelamiento. El efecto Josephson dice que los electrones podrían tener un efecto de tunelamiento a través de una región no superconductora aun en la ausencia de un voltaje externo ha sido aplicado a dispositivos electrónicos tales como el SQUID (for Superconducting Quantum Interference Device). Este instrumento es capaz de detectar campos magnéticos muy débiles

Los años 60 y 70 fueron entonces años en los que químicos y físicos unieron sus esfuerzos para buscar materiales con temperaturas críticas mayores. Bernd Matthias hizo un estudio sistemático primero de la tabla periódica y luego de aleaciones y compuestos y encontró un superconductor de tipo II Nb3Sn con una temperatura crítica de 18.5K y un campo magnético crítico Hc2 grande. Esto permitió hacer realidad una de las aplicaciones más importantes de los superconductores que primero envisionó Karmelingh Onnes: las primeras bovinas hechas con cable superconductor que daban lugar a los campos magnéticos más potentes de la Tierra (véase aplicaciones).

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