Superconductores

Superconductividad: la resistencia es inútil
Cristóbal Pérez-Castejón y David Sánchez

Hoy en día, la palabra "superconductividad" tiene muchos puntos en común con lo que en otros tiempos fue la búsqueda del santo grial. Por superconductividad entendemos una propiedad de determinados materiales que por debajo de una temperatura crítica no ofrecen resistencia a la corriente eléctrica. Enestas condiciones son capaces de transportar la energía eléctrica sin perdidas... o generar campos magnéticos inmensos. Las ventajas de este fenómeno son evidentes: el 15% o el 20% de nuestra factura de la luz corresponde a energía disipada en los cables de distribución. Puesto que la superconductividad se descubrió a principios de siglo... ¿cómo es posible que todos nuestros cables no esténconstruidos mediante estos materiales? La respuesta es sencilla pero desagradable: muchas veces el fenómeno sólo aparece a temperaturas bajísimas, mas frías en ocasiones que las que podemos encontrar sobre la superficie de Plutón. Estas temperaturas sólo pueden conseguirse mediante gases raros, como el helio líquido o sistemas de refrigeración caros y complicados. La batalla en la que estamos inmersos hoyen día es precisamente el cómo subir el umbral de esa temperatura crítica hasta valores mas asequibles y solucionar de paso los otros problemas que han ido apareciendo en el largo camino que los superconductores han tenido que recorrer hasta el momento actual...

Un fenómeno del siglo XX

La superconductividad fue descubierta en 1911 por el físico holandés Heike Kamerlingh Onnes. Había estadotrabajando en el comportamiento de la materia a baja temperatura (de hecho fue el primero en conseguir helio liquido), cuando observó que el mercurio transmitía la electricidad sin pérdidas por debajo de 4,2 K (-269 °C). Las malas lenguas cuentan que el hallazgo tuvo lugar cuando Onnes pidió a un alumno que midiera la resistencia eléctrica del mercurio. El alumno regresó con la noticia de que laresistencia del metal desaparecía misteriosamente cuando la temperatura de la muestra alcanzaba los 4,2 K... a lo que Onnes replicó ordenándole que volviera al laboratorio a encontrar el "error" que había cometido. Tras repetir varias veces la experiencia llegaron a la conclusión de que habían realizado un descubrimiento histórico: Onnes recibió el Nobel de física en 1913. En años posteriores seencontraron muchos más materiales que poseían esta propiedad cuando se les enfriaba por debajo de un cierto punto crítico, la llamada temperatura de transición.

La desaparición de la resistencia eléctrica no es la única propiedad asombrosa de los superconductores: su comportamiento frente a los campos magnéticos también resulta fascinante. En 1933 Walther Meissner y R. Ochsenfeld descubrieron queun campo magnético aplicado a un superconductor es expulsado completamente del interior de este por debajo de su temperatura de transición superconductora. En su honor este efecto se conoce hoy en día como efecto Meissner y es el responsable de la fotografía típica que todos asociamos con superconductividad: la de un pequeño disco de material flotando libremente en el aire por encima de un imán.La explicación del fenómeno demostró pronto ser extraordinariamente escurridiza. En un principio se pensó que puesto que la resistencia eléctrica desaparecía, el material se comportaría como un conductor perfecto. Pero el experimento de Meissner echó abajo esa hipótesis: el superconductor no cumplía lo que predecía la teoría clásica de los fenómenos eléctricos y magnéticos (las ecuaciones delfísico escocés James C. Maxwell) para un material de estas características. En 1935 F. y H. London desarrollaron una teoría fenomenología de la superconductividad, es decir, estudiaron cómo ocurren las cosas en un superconductor, pero no el porqué. El primer intento serio de dar una explicación de lo que ocurría en las entrañas de un superconductor se debe a Frölich en 1950, el cual se basó en...