Física

Posible mecanismo de la superconductividad eléctrica a temperaturas altas

(NC&T) Los investigadores David Pines, Philippe Monthoux y Gilbert Lonzarich postulan que puede lograrse superconductividad en ciertos materiales en ausencia de interacción de los electrones con el movimiento vibratorio de la estructura del material.

Este estudio sobre la superconductividad sin los fonones, explora cómo los materiales, bajo ciertas condiciones, pueden volverse superconductores de una forma no tradicional.

La superconductividad es un fenómeno por el cual los materiales conducen la electricidad sin resistencia, normalmente a temperaturas muy bajas, de alrededor de 253 grados Celsius bajo cero, el punto donde el hidrógeno se vuelve líquido. La superconductividad se descubrió en el año 1911.

Los materiales de una nueva clase, que se convierten en superconductores a temperaturas más cercanas a la del nitrógeno líquido (196 grados Celsius bajo cero), son conocidos como superconductores de "altas temperaturas".

Superconductividad eléctrica
Un imán levitando sobre un superconductor de alta temperatura. (Foto: LANL)
Una teoría para los superconductores convencionales de bajas temperaturas fue desarrollada en 1957 por John Bardeen, Leon Cooper y John Schrieffer. La explicación, a menudo denominada la Teoría BCS, obtuvo para el trío el Premio Nobel de Física en 1972.

La atracción neta entre los electrones, que formó la base para la teoría BCS, proviene del acoplamiento de estos con los fonones, las vibraciones cuantizadas de la red cristalina de un material superconductor.

Muy parecidas a las vibraciones de una cama de agua que finalmente obligan a sus ocupantes a moverse hacia el centro, lo que los hace coincidir allí, los fonones pueden obligar a los electrones de espín opuesto a atraerse entre sí.

Sin embargo, según los investigadores, la atracción de los electrones que lleva a la superconductividad puede manifestarse sin que participen los fonones, en materiales que están a punto de exhibir el orden magnético en el que los electrones se distribuyen en un modelo regular de espines alternos.

En su estudio, Pines, Monthoux y Lonzarich han analizado las características materiales que hacen posible una atracción efectiva lo bastante grande como para originar el acoplamiento de un electrón con los campos magnéticos internos producidos por otros electrones en el material. El emparejamiento magnético resultante de los electrones puede dar lugar a la superconductividad, a veces a temperaturas sustancialmente más altas que las encontradas en los materiales en los que el emparejamiento lo proporciona el "pegamento" de los fonones.




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