M5 Superconductividad Cerámica de Alta Temperatura

Tópico

Por debajo de una determinada temperatura crítica, este cerámico entra en un régimen de superconductividad: transporta corriente eléctrica sin ninguna resistencia. Que la temperatura del cerámico caiga por debajo de esa temperatura crítica hace que su resistencia caiga a un valor nulo. Que la resistencia del cerámico caiga exactamente a cero, y no simplemente a un valor muy bajo, es lo que distingue a este régimen superconductor de cualquier otro régimen de alta conductividad.

Que la resistencia de este cerámico caiga a cero por debajo de la temperatura crítica se debe a que, en ese régimen, los electrones que transportan la corriente dejan de moverse de manera individual y se aparean en pares de Cooper: cada par de Cooper se desplaza a través del cerámico sin dispersarse contra la red cristalina de la manera en que lo haría un electrón individual, y es esa ausencia de dispersión la que media, en conjunto, el transporte de corriente sin resistencia. Que los electrones se aparean en pares de Cooper hace que el transporte de corriente de este cerámico, por debajo de la temperatura crítica, ocurra sin ninguna resistencia.

Ese régimen superconductor, mediado por los pares de Cooper, no se mantiene sin embargo para cualquier corriente que atraviese el cerámico: la densidad de corriente crítica, según describe el modelo de Kim, es la que limita hasta qué punto el cerámico permanece en ese régimen superconductor. Que la densidad de corriente que atraviesa el cerámico sea mayor que esa densidad de corriente crítica hace que los pares de Cooper se rompan y que el cerámico pierda la superconductividad; que la densidad de corriente se mantenga por debajo de ese límite, hace que el cerámico permanezca en el régimen superconductor.

Ese mismo régimen superconductor tampoco se mantiene para cualquier campo magnético aplicado al cerámico: el campo crítico superior, según describe la teoría de Ginzburg-Landau, es el que delimita, junto a la temperatura crítica y a la densidad de corriente crítica ya presentadas, hasta qué punto el cerámico conserva la superconductividad. Que el campo magnético aplicado al cerámico sea mayor que ese campo crítico superior hace que los pares de Cooper vuelvan a romperse y que el cerámico pierda la superconductividad; que el campo magnético se mantenga por debajo de ese límite, hace que el cerámico conserve el régimen superconductor.

Por eso este modelo, con el transporte de corriente sin resistencia con el que se abrió, se distingue explícitamente de otro modelo de este conjunto, el que describe el transporte iónico: mientras que en ese otro modelo son los iones, habilitados por un defecto puntual de la red, los que se desplazan a través del cristal, en este modelo es el par de Cooper, y no ningún ion, el que media el transporte de corriente. Que ese transporte sin resistencia dependa de los tres límites que este modelo establece —la temperatura crítica, la densidad de corriente crítica y el campo crítico superior— hace que la superconductividad de este cerámico sea un régimen acotado, y no una propiedad incondicional del material.

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