Levitación Magnética Y Superconductividad

LEVITACIÓN MAGNÉTICA Y SUPERCONDUCTIVIDAD
Además de estimular nuestra imaginación, el fenómeno de la levitación magnética tiene gran trascendencia en el campo de la tecnología.
La posibilidad de evitar el contacto mecánico entre determinados elementos de un mecanismo puede ser vital. Por ejemplo, en el mundo del transporte esto ha abierto las puertas a las muy altas velocidades (el tren Maglevdel aeropuerto de Shangai alcanza los 430 km/h en su recorrido), y ya en nuestra vida cotidiana utilizamos los discos duros de los ordenadores, cuya cabeza lectora “levita” sobre la información almacenada encima de un soporte que gira a 10000 rpm. En los dos casos citados la levitación se produce aprovechando la fuerza magnética.
En esencia, tanto en la vía del tren como en el disco circulancorrientes eléctricas; si por otro lado, tenemos un potente imán dentro del tren o solidario a la cabeza lectora del disco, éstos quedarán flotando por la fuerza que surge entre ellos y las corrientes.
En estos casos no hace falta electrónica, ni es necesario un movimiento rápido del imán o el superconductor. Basta enfriar este segundo a temperaturas criogénicas y podrá observarse la levitaciónestable en una gran variedad de configuraciones, tanto estáticas como dinámicas. El superconductor puede flotar encima del imán repelido por éste, puede quedar suspendido por debajo debido a la atracción, o incluso puede mantenerse flotando al lado del imán.
Queremos destacar que estos fenómenos han alcanzado ya un rango macroscópico. Existen prototipos en los que puede levitar un grupo depersonas ( alrededor de 500 kg) y que se mueven a lo largo de una pista de varias decenas de metros durante varias horas seguidas.
Ante el escenario anterior surgen varias cuestiones: (i) ¿cómo funciona la levitación magnética? ¿qué tiene de particular el fenómeno de la levitación con superconductores? ¿en qué punto se encuentra el conocimiento científico de los fenómenos de levitación consuperconductores? A continuación trataremos de responder a estas cuestiones, entorno a las cuales se enmarca nuestro trabajo de investigación.
FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA LEVITACIÓN
El hecho esencial en un sistema levitante es que el objeto que “flota” debe estar sometido a un campo de fuerzas que apunte hacia la posición de levitación estable. De este modo, tras cualquier perturbación el objeto es devueltoa su lugar. Este requerimiento permite descartar algunos métodos que podrían considerarse apropiados para lograr levitación. En particular, según fue demostrado por Samuel Earnshaw, es inútil esforzarse en levitar un imán sobre otros imanes. Siempre habrá perturbaciones que desmontarán la configuración.
Por ejemplo, en la FIGURA 1 mostramos un imán flotando sobre otro por repulsión (caso I) yotro suspendido por atracción (caso II). En el caso I la situación es inestable lateralmente. Ante la mínima perturbación los imanes se dan la vuelta y se quedan pegados. En el caso II la inestabilidad es vertical. El imán suspendido acabará cayendo o siendo atraido por el superior. Pues bien, los trenes de levitación magnética y el prototipo que sugeríamos antes, soslayan este problema mediante larealimentación electrónica. Es como si en nuestro modelo sencillo (FIGURA 1) hubiera un detector de movimiento del imán flotante, que hiciera mover al otro para compensar las perturbaciones.

Figura 1.
Líneas de campo magnético para dos imanes que se repelen (I) o se atraen (II).
En el caso de los materiales superconductores es la propia naturaleza quien introduce la “realimentación”. Dehecho, cuando acercamos un imán a un superconductor, surge en éste un sistema de corrientes eléctricas que producirán un campo magnético opuesto para anular el total en su interior.
En primera aproximación cabe suponer que el superconductor puede reemplazarse por un imán que es la imagen del que se está acercando, dando lugar a una situacion como en el caso I. Lo que hace especial a esta nueva...