¿Qué es la superconductividad?
La ciencia potencia la tecnología
• Las propiedades de la superconductividad son maravillosas y cuando se consigan superconductores a temperatura ambiente, supondrá un avance tecnológico tan importante como lo fue el dominio del fuego por los humanos.
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10/6/2023 — La superconductividad es un fenómeno en el que ciertos materiales, a temperaturas extremadamente bajas, pueden conducir electricidad sin resistencia o muy baja. Esto significa que la corriente eléctrica puede fluir a través de ellos con un mínimo pérdida de energía.
Características de los superconductores
La superconductividad se basa en el descubrimiento de que a temperaturas muy bajas, cerca del cero absoluto, -273.15 grados Celsius, algunos materiales ofrecen una propiedad llamada "pares de Cooper". Los pares de Cooper son formaciones de electrones que se emparejan debido a las interacciones con las vibraciones de la red cristalina del material. Todos los aspectos de la superconductividad son actualizados con una nueva perspectiva en el ensayo de J. V. Santacreu “Por qué brillan las estrellas: El color de la vida”
Cualquier conductor eléctrico a temperaturas normales, los electrones se mueven a través de un conductor metálico chocando con los átomos de la red cristalina, lo que genera resistencia y disipa energía en forma de calor. Sin embargo, en los superconductores, los pares de Cooper actúan como una especie de "equipo" en el que los electrones se mueven en conjunto, evitando las colisiones con los átomos y, por lo tanto, eliminando la resistencia eléctrica. La ciencia y la tecnología tienen un gran reto.
Ten en cuenta que superconductividad de los materiales tiene varias características importantes. Cuando un material se vuelve superconductor, exhibe una transición brusca a la resistencia cero a una temperatura crítica específica. Por otra parte, los superconductores pueden expulsar los campos magnéticos de su interior, lo que se conoce como el efecto Meissner. Esto significa que pueden levitar sobre un imán o bloquear el campo magnético en su interior, lo que tiene diversas aplicaciones prácticas. Y por último, los superconductores también tienen una longitud característica llamada longitud de coherencia, que determina el tamaño máximo de las corrientes superconductoras que pueden fluir a través del material.
Aplicaciones de los superconductores
La superconductividad tiene una amplia gama de aplicaciones en campos como la generación y transmisión de energía, la medicina, la electrónica y la investigación científica. Por ello, uno de los principales desafíos de la tecnología científica para su aplicación generalizada es la necesidad de enfriar los materiales a temperaturas muy bajas, lo que requiere sistemas de refrigeración especiales.
Conclusiones sobre los superconductores
En resumen te puedo decir que la superconductividad es un fenómeno en el cual ciertos materiales, a temperaturas muy bajas, pueden conducir electricidad sin resistencia debido a los pares de Cooper. Este fenómeno tiene características distintivas como la resistencia cero a una temperatura crítica, el efecto Meissner y la capacidad de transportar corrientes sin pérdidas. La superconductividad tiene numerosas aplicaciones, pero la necesidad de temperaturas extremadamente bajas sigue siendo un gran reto de la ciencia y la futaras tecnologías para su implementación generalizada.
Razonamiento practico sobre la superconductividad
Los átomos de los conductores eléctricos tienen la característica de poder ceder electrones a otros átomos cuando se les fuerza, esto provoca como resultado la corriente eléctrica y las ondas electromagnéticas como la luz o el calor.
La teoría sobre la luz de Santacreu afirma que cuando a un átomo se le arranca un electrón, esto provoca un cambio de polaridad en el campo magnético del átomo con la consiguiente pérdida de tiempo y rendimiento en los electroimanes. El tiempo que el átomo está volteándose por haber cedido un electrón, no es solo que este cambie la polaridad, es que su nueva polaridad opuesta está disminuyendo el rendimiento del electroimán. Además hasta que no vuelva a su estado original no estará dispuesto a ceder otro electrón.
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La única forma de bloquear un átomo y que al ceder un electrón no se voltee es descendiendo la temperatura y enfriando al conductor, esto evita que los átomos emitan campos magnéticos alternos –ondas electromagnéticas– y no contagien a los átomos a su alrededor. Curiosamente los mejores conductores eléctricos como el oro no pueden ser superconductores. Esto ya es conocido que los buenos conductores eléctricos lo son incluso a temperaturas extremas y aunque el oro lo enfriemos seguirá volteándose para ceder electrones.
Lo que aporta la teoría de los campos magnéticos atómicos es la explicación de la mecánica de los superconductores, es decir que el elemento sea muy buen conductor y se consiga bloquear los átomos para que no se volteen. Para que un superconductor sea práctico en la vida real debemos conseguirlo a temperaturas ambiente para evitar el gran consumo que ocasiona enfriar el conductor.
Cómo conseguir superconductores a temperatura ambiente
Esta es la clave para conseguir el gran invento del siglo XXI. Tenemos que sintetizar un nuevo material que cumpla estas dos características: que sea cerámico y su cristalización impida que los átomos volteen al ceder electrones y este material debe de ser flexible para poder elaborar el bobinado de los electroimanes.
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