La superconductividad es una parte interesante de la física que tiene muchos aspectos de nuestra vida. Si los científicos pudieran descubrir un superconductor de presión y temperatura ambiente, revolucionaría la tecnología. Desafortunadamente, esto ha demostrado ser una tarea muy difícil y puede que no sea posible en absoluto.
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¿Qué es la superconductividad?
Un conductor eléctrico es un material que puede conducir electricidad. Cada material tiene su propia resistencia eléctrica, que es una medida de su oposición al flujo de una corriente eléctrica. Un material de alta resistencia es un mal conductor y viceversa.
La superconductividad es un fenómeno físico en el que un material no tiene resistencia eléctrica. En este estado, hay una serie de efectos interesantes y útiles. Un superconductor sin resistencia significa que una corriente eléctrica puede pasar a través de él sin perder energía ni calentarlo. Esto puede permitir una transmisión y almacenamiento de energía perfectamente eficientes.
Los superconductores también pueden crear imanes excepcionalmente potentes, ejemplos de los cuales se pueden encontrar en máquinas de resonancia magnética y aceleradores de partículas. Los experimentos han demostrado que las corrientes eléctricas en estos imanes pueden persistir durante años sin ninguna reducción medible en la fuerza. La investigación sugiere que la corriente sería estable durante al menos 100,000 años, con algunas estimaciones que predicen que la corriente podría persistir más tiempo que la vida estimada del universo.
Cuando se colocan encima de un imán, los superconductores forman un campo magnético igual que repele el imán. Esto permite que los superconductores leviten perfectamente sobre o debajo de un imán o incluso a lo largo de un rastro de imanes.
Requisitos de superconductividad
Un material comienza a superconducir solo por debajo de cierta temperatura, donde su resistencia eléctrica cae repentinamente a cero. Desafortunadamente, todos los superconductores conocidos se convierten en superconductores solo a temperaturas extremadamente frías. Un superconductor de «alta temperatura» se define como un material que se comporta como un superconductor por encima de la temperatura del nitrógeno líquido (73 K o -200 ° C). La temperatura exacta a la que la resistencia eléctrica de un material cae a cero se denomina «temperatura crítica».
Sugerencia: los elementos de física particularmente fríos generalmente se miden en Kelvin (K). Un Kelvin equivale a un grado Celsius, pero la escala Kelvin comienza desde cero absoluto, o -273.15 ° C.
El superconductor de temperatura más alta descubierto, a partir de 2020, es Hg12Tl3Licenciado en Letras30Acerca de30Cu45O127 que tiene una temperatura crítica de 138 K o -135 ° C en una atmósfera de presión.
La temperatura no es el único factor importante en la superconductividad, la presión también juega un papel en varios superconductores. Sulfuro de hidrógeno (H2S) tiene una temperatura crítica de solo 203K (-70 ° C) y decahidruro de lantano (LAH)10) tiene una temperatura crítica de 250 K (-23 ° C). Desafortunadamente, estos materiales tienen que estar a presiones increíblemente altas para volverse superconductores, con H2S requiere 986,923 atmósferas de presión y LaH10 necesita 1,677,770 atmósferas.
Consejo: la presión en esta escala generalmente se mide en GPa o Gigapascal con los números de 100 GPa y 170 GPa, respectivamente. Para hacer que este valor sea más comprensible, se ha convertido en atmósferas. Una atmósfera de presión es la presión atmosférica promedio al nivel del mar en la Tierra. A modo de comparación, la presión en el punto más profundo de los océanos de la Tierra, el Challenger Deep en la trinchera mariana, es de 1.071 atmósferas a 10.994 metros bajo el nivel del mar.
Posibles usos futuros para superconductores a temperatura ambiente
El término «superconductor de temperatura ambiente» se utiliza para referirse a futuros materiales potenciales que exhiben superconductividad a temperaturas superiores a 273 K o 0 ° C. Para ser particularmente útiles en el mundo real, estos materiales también deben ser superconductores a la atmósfera de presión o casi.
Un superconductor a temperatura ambiente ayudaría a reducir los problemas energéticos del mundo al eliminar casi la electricidad perdida durante la transmisión a larga distancia por las líneas eléctricas. También permitirían computadoras y dispositivos de memoria más rápidos junto con sensores científicos más sensibles. Sería mucho más barato operar los imanes súper potentes utilizados en dispositivos como aceleradores de partículas, máquinas de resonancia magnética, prototipos de reactores de fusión nuclear y trenes de levitación magnética, ya que los imanes no requerirían nitrógeno líquido para enfriar el superconductor lo suficiente como para funcionar.
