superconductividad

History

La superconductividad fue descubierta por Heike Kamerlingh Onnes en 1911, al enfriar mercurio a temperatura del helio líquido. Más tarde, en 1933, se descubrió el efecto Meissner, y en 1957 Bardeen, Cooper y Schrieffer crearon la teoría BCS, explicando el mecanismo mediante intercambio de fonones.

How it works

A temperaturas ultrabajas, los electrones, que se repelen, encuentran la forma de atraerse a través de la deformación de la red cristalina: como si dos bolas sobre un colchón de muelles se acercaran al hundirlo. Se forman pares de Cooper, que condensan en un único estado cuántico y fluyen sin resistencia.

History

La superconductividad fue descubierta por Heike Kamerlingh Onnes en 1911, al enfriar mercurio a temperatura del helio líquido. Más tarde, en 1933, se descubrió el efecto Meissner, y en 1957 Bardeen, Cooper y Schrieffer crearon la teoría BCS, explicando el mecanismo mediante intercambio de fonones.

How it works

A temperaturas ultrabajas, los electrones, que se repelen, encuentran la forma de atraerse a través de la deformación de la red cristalina: como si dos bolas sobre un colchón de muelles se acercaran al hundirlo. Se forman pares de Cooper, que condensan en un único estado cuántico y fluyen sin resistencia.

History

El descubrimiento de la superconductividad ocurrió en 1911, cuando Heike Kamerlingh Onnes midió la desaparición de la resistencia del mercurio a 4.2 K. En 1933, Walter Meissner y Robert Ochsenfeld descubrieron que el superconductor expulsa el campo magnético. La teoría de Ginzburg-Landau (1950) describió fenomenológicamente la superconductividad basándose en un parámetro de orden. La teoría microscópica BCS (1957) explicó el emparejamiento de electrones mediante fonones. En 1986, Georg Bednorz y Alex Müller descubrieron la superconductividad de alta temperatura en cerámicas, abriendo una nueva clase de materiales.

How it works

El principio clave es la formación de pares de Cooper y su condensación de Bose. Electrones con espines e impulsos opuestos se atraen mediante intercambio virtual de fonones, superando la repulsión coulombiana. La función de onda del condensado se describe mediante un parámetro de orden macroscópico, y su coherencia conduce a la corriente superconductora. La teoría BCS da una expresión para la temperatura crítica, donde son importantes la frecuencia de Debye y el potencial de interacción electrón-fonón. La electrodinámica de los superconductores se describe mediante las ecuaciones de London, que explican el efecto Meissner y la conductividad infinita mediante la relación entre la corriente superconductora y los campos. La superconductividad es una manifestación macroscópica de la mecánica cuántica, donde la ecuación de Schrödinger para el condensado de pares de Cooper describe una función de onda única.

Open problems & fun facts

El mecanismo de la superconductividad de alta temperatura en cupratos sigue sin revelarse; Búsqueda de materiales superconductores a temperatura ambiente y presión atmosférica; Predicción teórica de Tc para nuevos superconductores; Comprensión de la fase de pseudogap en cupratos subdopados; Aplicación práctica: creación de cables superconductores flexibles y estables y dispositivos a gran escala

💡 La levitación magnética de los superconductores sobre imanes no es solo un truco: el superconductor 'flota' fijamente en el aire gracias al efecto de congelación cuántica del flujo magnético.