Superconductores

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Los Superconductores
Enrique Benalcázar ebenalcazarp@est.ups.edu.ec

Resumen—La conductividad eléctrica de un material, y específicamente de un metal, es una propiedad de la materia que palpamos cotidianamente. En efecto, cuando conectamos cualquier aparato eléctrico, un radio, un tostador, la plancha o encendemos la luz, permitimos que la corriente eléctrica fluya a través de los cablesque tiene el aparato. La superconductividad es un fenomeno fisico que se manifiesta como la perdida repentina de la resistencia electrica al enfriarse por debajo de una temperatura llamada critica, TC . Al no tener resistencia, estos materiales no sufren perdidas de energia en forma de calor, por lo que sostienen indefinidamente corrientes electricas aun sin fuentes externas tales como una bateria.Index Terms—conductor, superconductor, resistencia nula, levitación

I. I NTRODUCCIÓN A. Historia En el año 1911 el científico holandés Heike Kammerling Onnes, dirigía a uno de sus estudiantes, Gillest Holst, quien estudiaba la resistencia de los metales a temperaturas muy bajas (obtenidas gracias a la licuación del helio descubierta por Onnes tres años antes). En el transcurso de lasinvestigaciones, descubren inesperadamente que la resistencia del mercurio descendía dramáticamente a un valor extremadamente bajo, para una temperatura un poco menor de 4,2 K llamada temperatura critica TC . Significaba este el descubrimiento de un nuevo estado de la materia, el estado superconductor, y con ello el surgimiento de una nueva rama de intensa investigación tanto teórica como experimental y unfuturo de aplicaciones impensables hasta entonces. Para 1986, después de 75 años de estudio, el valor de TC solo había alcanzado los 23.2 K y el record había permanecido invariable por cerca de 12 años. Este hecho implicaba la dependencia absoluta del helio líquido como medio refrigerante. Los altos precios del helio y los equipos sofisticados utilizados para su licuefacción hacían que la utilización delos superconductores estuviera grandemente restringida. En el año 1987 el mundo se estremeció con el descubrimiento de materiales superconductores en el rango de temperaturas del nitrógeno líquido, lo cual fue considerado como uno de los avances científicos más importantes del siglo XX y la semilla de una nueva revolución tecnológica en el campo de la transmisión y almacenamiento de la energíaeléctrica. B. Propiedades Basicas de los Superconductores La superconductividad es una propiedad presente en muchos metales y algunas cerámicas. Para entender lo que se oculta tras ese nombre debemos intentar recordar algunos conceptos básicos. Los metales son materiales que conducen bien el calor y la electricidad, y que cuando una corriente eléctrica

circula por un hilo conductor, éste secalienta, como ocurre con las estufas y calentadores eléctricos. El fenómeno descrito, conocido como efecto Joule, se debe a que los metales presentan cierta resistencia al paso de la corriente eléctrica por su interior, ya que cuando se mueven, chocan con los átomos del material que están vibrando. En un material superconductor esto no ocurre, estos materiales no ofrecen ninguna resistencia al paso dela corriente eléctrica continua por debajo de una cierta temperatura. Los electrones se agrupan en parejas interaccionando con los átomos del material de manera que logran sintonizar su movimiento con el de los átomos, desplazándose sin chocar con ellos. Esto significa que no se calientan, por lo que no hay pérdida de energía al transportar la corriente eléctrica debido al efecto Joule. Lasuperconductividad es una de las pocas muestras palpables de fenómenos cuánticos que se evidencian macroscópicamente, en este caso mediante tres características fundamentales: diamagnetismo perfecto, resistencia eléctrica nula y cuantización del fluxoide. Si a un anillo superconductor se le aplica una corriente eléctrica y posteriormente se retira la fuente, esta continuará fluyendo eternamente sin...