¿Qué es un imán superconductor?
Un imán superconductor es un electroimán donde las bobinas están hechas de un superconductor tipo II. Puede crear fácilmente campos magnéticos estables de 100,000 Oersted (8,000,000 amperios por metro). Producen campos magnéticos más fuertes que los electroimanes de núcleo de hierro estándar y su funcionamiento es más económico.
Para entender qué es un imán superconductor, es importante saber un poco sobre la superconductividad. Cuando ciertos metales y cerámicas se enfrían desde un rango de grados cercano al cero absoluto, pierden su resistencia eléctrica. Esta temperatura se llama temperatura crítica (Tc) y es diferente para cada material. Cuando no hay resistencia eléctrica, los electrones pueden deambular libremente por todo el material. El elemento puede retener grandes cantidades de corriente durante largos períodos de tiempo sin perder energía como calor. Esta capacidad de mantener una carga eléctrica extrema se llama superconductividad.
La mayoría de los metales tienen una especie de estructura atómica tejida. Sus electrones están sueltos, para que puedan moverse fácilmente dentro y fuera del patrón tejido. A medida que los electrones se mueven, chocan con los átomos y pierden energía en forma de calor. Debido a esto, los metales pueden calentar y conducir la electricidad muy bien. Esta es la razón por la cual las ollas y sartenes y cosas como los hornos tostadores están construidos de metal.
En un superconductor, los electrones viajan en pares y se mueven entre átomos, en lugar de chocar con ellos. A medida que un electrón cargado negativamente se mueve a través del tejido con átomos cargados positivamente, tira de esos átomos positivos. Otro electrón es atraído hacia la resistencia y se empareja con el electrón original. Se liberan constantemente y se unen con otros electrones, pero con poca o ninguna resistencia. Por esta razón, no pierden calor y energía como el metal estándar.
Los superconductores tipo II son del tipo utilizado en las bobinas de un imán superconductor. Un superconductor tipo II alcanza Tc a una temperatura más baja que los superconductores tipo I. Tienen una transición gradual de superconductores a su estado normal dentro de un campo magnético. Estas dos características les permiten conducir corrientes más altas que el tipo I.
Se puede usar un imán superconductor para levitación magnética. En el efecto Meissner, se coloca un disco superconductor debajo de un imán y se enfría con nitrógeno líquido. El superconductor está abierto para aceptar una carga porque se enfría, el imán induce una corriente y, por lo tanto, un campo magnético en el superconductor, y el imán comienza a flotar sobre ese campo.
Se están realizando investigaciones para utilizar un imán superconductor para un sistema de tren levitante. También se está considerando para hacer imanes pequeños pero potentes en uso para la resonancia magnética (MRI). Los planes a largo plazo incluyen el descubrimiento de materiales que pueden producir superconductividad sin congelación. Si se descubre este material, cambiará el futuro de muchos campos, incluidos el transporte y la producción de energía.