Que es la superconductiuvidad?

|LOS SUPERCONDUCTORES |

|Autor: LUIS FERNANDO MAGAÑA SOLÍS |

I. ¿QUÉ ES LA SUPERCONDUCTIVIDAD?

HISTORIA

ELDESCUBRIMIENTO de la superconductividad es uno de los más sorprendentes de la historia de la ciencia moderna. Está íntimamente ligado con el interés de los físicos del siglo XIX en licuar todos los gases conocidos en aquel tiempo. Era ya bien sabido que la inmensa mayoría de los gases sólo podrían licuarse a temperaturas muy por debajo de cero grados centígrados. La licuefacción de los gasespermitiría estudiar los fenómenos que se presentan en los materiales a temperaturas muy bajas.

Un par de años antes de la guerra de EUA contra México, esto es, en 1845, Michael Faraday de la Royal Institution de Londres pudo, finalmente, perfeccionar una técnica para licuar gases que 23 años antes había encontrado en forma accidental. Sin embargo, esta técnica no resultaba fácil para la licuefaccióndel helio (He), del hidrógeno (H), del oxígeno (O2), del nitrógeno (N2), del metano (CH4), del monóxido de carbono (CO), ni del óxido nítrico (NO), que eran los únicos gases que faltaban por licuar de todos los que se conocían en aquella época y, en consecuencia, tampoco el aire había sido licuado. Sin embargo, para 1867 el francés Luis Cailletet fue el primero en licuar oxígeno (90.2K o-182.96°C) y realizar descubrimientos que mostraron la posibilidad de licuar el aire, que a la postre dieron origen al método que permitió licuar de manera sencilla y adecuada el gas helio.

En el mismo año de 1877, y siguiendo un método diferente del de Cailletet, el suizo Raoul Pictet también pudo licuar oxígeno. Para 1898, James Dewar de la Royal Institution de Londres pudo licuar hidrógeno, quetiene una temperatura de ebullición de 20.8K, que corresponde aproximadamente a -252.36°C.

Fue diez años después, en 1908, cuando Heike Kamerlingh Onnes pudo, por primera vez en el mundo, obtener helio líquido que tiene una temperatura de ebullición de 4.22K, recuérdese que el cero absoluto equivale a -273.16°C. Este logro se realizó en la universidad de Leyden, Holanda y abrió el paso aOnnes para su descubrimiento de la superconductividad.

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Figura 1. Heike Kamerlingh Onnes. Descubridor de la superconductividad en 1911.

Con el helio líquido Kamerlingh Onnes pudo ya disponer de un baño térmico a muy bajas temperaturas y se dispuso a investigar las propiedades de la materia a esas temperaturas. Seleccionó, como uno de los temas de sus investigaciones a bajastemperaturas, el comportamiento de la resistividad eléctrica de los metales. Esto se debió a que la medición de esta propiedad se puede realizar con relativa facilidad a cualquier temperatura y, también, a que el tema de la resistividad eléctrica de los metales era, ya en aquel tiempo, de considerable importancia.

Las teorías existentes en esos tiempos sobre la resistividad eléctrica de losmetales se encontraban en un estado bastante rudimentario. Se pensaba que eran probables cualquiera de las tres posibilidades mostradas en la figura 2 para el comportamiento de la resistividad al disminuir la temperatura.

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Figura 2. Comportamientos posibles del valor de la resistividad eléctrica de un metal al disminuir su temperatura, de acuerdo con las ideas prevalecientes alrededorde 1908.

Se decía que la curva A de la figura 2 ocurriría si la resistencia eléctrica se debía completamente a la dispersión que los electrones sufrían por las vibraciones de la red atómica. Se esperaba que la curva B pudiera ocurrir si las dispersiones de los electrones por las impurezas que estuvieran presentes fuesen importantes. La curva C se produciría si los electrones de...