SALAS JANAMPA HAROLD

superconductividad

IntroduccinEL DESCUBRIMIENTOde la superconductividad es uno de los ms sorprendentes de la historia de la ciencia moderna. Est ntimamente ligado con el inters de los fsicos del sigloXIXen licuar todos los gases conocidos en aquel tiempo. Era ya bien sabido que la inmensa mayora de los gases slo podran licuarse a temperaturas muy por debajo de cero grados centgrados. La licuefaccin de los gases permitira estudiar los fenmenos que se presentan en los materiales a temperaturas muy bajas.

ContenidoEl origen de la superconductividad En 1911, el fsico holands Kamerlingh-Onnes descubri el fenmeno de la superconductividad. Tuvo lugar cuando meda la resistencia elctrica del mercurio puro en condiciones de bajas temperaturas. Trataba de eliminar el ruido trmico en el movimiento de los electrones al interior de un conductor. Hall que para temperaturas inferiores a 4,15 K, la resistencia elctrica prcticamente era nula. Resistencia elctrica del mercurio vs. Temperatura absolutaLa superconductividad en otros materiales Ms adelante se descubri que la propiedad de superconductividad no era exclusiva del mercurio. La superconductividad ocurre en una gran variedad de materiales, incluyendo elementos simples como el estao y el aluminio, diversas aleaciones metlicas y algunos semiconductores fuertemente dopados. La superconductividad no ocurre en metales nobles como el oro y la plata, ni en la mayora de los metales ferromagnticos. Temperatura crtica para diferentes sustancias por ao de descubrimientoSuperconductores I y II Se distinguen 2 tipos de superconductores. El de tipo I, conocido como perfecto, no permite la penetracin de un campo magntico, y el de tipo II, que lo permite a travs de los llamados vrtices de Abrikosov o fluxones. Los fsicos Landau y Abrikosov demostraron que en realidad los superconductores de tipo I y II en realidad son dos fases del mismo fenmeno. El que estn en una fase u otra depende de la magnitud del campo magntico externo y de la temperatura. http://oettinger-physics.de/vortex.html Representacin grfica de los vrtices de AbrikosovEfecto elctrico El efecto elctrico de la superconductividad es la aparicin de supercorrientes. Es decir, de corrientes que no disipan energa por efecto Joule (en forma de calor) al caer la resistencia elctrica a cero. Como el nmero de cargas es finito, existe una corriente crtica en los superconductores que hace que comience a disiparse la energa. Las intensas corrientes producidas sustentan el efecto Meissner. La teora seala que cuando la corriente es superior a la crtica en los S-1 se manifiesta el efecto Joule. En el caso de los S-2, este efecto se produce an con corrientes pequeas por la colisin de los vrtices con los tomos de la red.Las teoras principales La teora clsica no puede explicar el fenmeno de la superconductividad por lo que se aceptan dos teoras: La Teora BCS que se basa en los descubrimientos de que la superconductividad est relacionada con la red cristalina, y adems, de que los portadores de carga son en realidad pares de electrones (pares de Cooper). Este teora explica la superconductividad de materiales homogneos. La teora Ginzburg-Landau, que es aplicada a los materiales inhomogneos. Se basa en la minimizacin de la energa libre de Helmholtz respecto a la densidad de electrones que estn en estado superconductor. Predice la distancia media de penetracin del campo magntico y el tamao aproximado del par de Cooper.APLICACIONESPor su ausencia de resistencia, los superconductores se han utilizado para fabricar electroimanes que generan campos magnticos intensos sin prdidas de energa. Los imanes superconductores se han utilizado en estudios de materiales y en la construccin de potentes aceleradores de partculas. Aprovechando los efectos cunticos de la superconductividad se han desarrollado dispositivos que miden la corriente elctrica, la tensin y el campo magntico con una sensibilidad sin precedentes.El descubrimiento de mejores compuestos semiconductores es un paso significativo hacia una gama mayor de aplicaciones, entre ellas computadoras ms rpidas y con mayor capacidad de memoria, reactores de fusin nuclear en los que el plasma se mantenga confinado por campos magnticos, trenes de levitacin magntica de alta velocidad y, tal vez lo ms importante, una generacin y transmisin ms eficiente de la energa elctrica. El Premio Nobel de Fsica de 1987 se concedi al fsico alemn J. Georg Bednorz y al fsico suizo K. Alex Mueller por su trabajo sobre la superconductividad a altas temperaturas.