100 años de superconductividad recién cumpliditos

El 8 de abril se cumplió el 100vo aniversario del descubrimiento de la superconductividad por Heike Kamerlingh Onnes. En un superconductor los electrones fluyen sin la oposición de la resistencia eléctrica.
Además del interés científico fundamental, los superconductores son utilizados para fabricar poderosos imanes, por ejemplo para máquinas medicas de NMR (Resonancia Magética Nuclear). Mientras que en otras aplicaciones prometedoras incluyen transmisión de potencia sin perdidas, dispositivos altamente sensibles para medir campos magnéticos, entre otras.

Trabajando en su laboratorio en la Universidad de Leiden el 8 de abril de 1911, Heike experimentaba con la resistencia eléctrica del mercurio (Hg) a bajas temperaturas. En su bitácora, él anotó que a 3 k (-270°C), ‘Kwik nagenoeg nul’, que en español significa: la resistencia del mercurio se reduce a “prácticamente cero”.

Este descubrimiento a tan baja temperatura fue logrado por el previo trabajo de Kamerlingh Onnes de licuafacción del helio (He) a 4.22 K. Lo cual proveyó los medios para enfriar materiales a temperaturas extremadamente bajas. Por estas investigaciones criogenícas Kamerlingh Onnes recibió el premio Nobel de física en 1913.

Cuando se descubrió la superconductividad, ciertamente era complicada su observación. Algunos científicos creían que esas bajas temperaturas la resistencia debería aumentar hasta el infinito, mientras que otros pensaban que gradualmente disminuiría, como sucede para ciertos materiales. 

Sin embargo, la superconductividda no es una nueva forma de resistencia eléctrica clásica, pues es un estado termodinámico independiente por sí mismo, sus propiedades no pueden ser explicadas solamente por la física clásica. De hecho, fue hasta 1957, que Bardeen, Cooper y Schrieffer dieron una teoría cuántica que explica la superconductividad de materiales como el mercurio.

Con todo, la investigación de la superconductividad continuo. En 1987, los llamados superconductores de alta temperatura se descubrieron. Estos materiales alcanzan el estado superconductor a temperaturas donde es innecesario usar helio líquido. Curiosamente, el mercurio tiene un rol fundamental también en esta área: El superconductor conocido con la más alta temperatura (135 K) a presión estándar es HgBa2Ca2Cu3Ox

El origen de la superconductividad en estos nuevos materiales es diferente a la de los primeros superconductores, y es poco entendida. Por lo cual el descubrimiento Kamerlingh Onnes es del todo importante en nuestros tiempos.

Lecturas adicionales y de libre acceso:
ResearchBlogging.org van Delft, D., & Kes, P. (2010). The discovery of superconductivity Physics Today, 63 (9) DOI: 10.1063/1.3490499




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Créditos de las fotos:
Heike Kamerlingh Onnes (foto del Museo Boerhaave)

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