¿Cómo funciona un superconductor?
Para comprender cómo funciona un superconductor, puede ser útil examinar primero cómo funciona un conductor normal. Ciertos materiales como el agua y el metal permiten que los electrones fluyan a través de ellos con bastante facilidad, como el agua a través de una manguera de jardín. Otros materiales, como la madera y el plástico, no permiten el paso de electrones, por lo que se consideran no conductores. Intentar hacer pasar electricidad a través de ellos sería como tratar de hacer pasar agua a través de un ladrillo.
Incluso entre los materiales considerados conductores, puede haber grandes diferencias en la cantidad de electricidad que puede pasar. En términos eléctricos, esto se llama resistencia. Casi todos los conductores normales de electricidad tienen cierta resistencia porque tienen átomos propios, que bloquean o absorben los electrones a medida que pasan a través del cable, el agua u otro material. Una pequeña resistencia puede ser útil para mantener el flujo eléctrico bajo control, pero también puede ser ineficiente y derrochador.
Un superconductor toma la idea de resistencia y la pone de cabeza. Un superconductor generalmente está compuesto de materiales sintéticos o metales como plomo o niobio-titanio que ya tienen un bajo conteo atómico. Cuando estos materiales se congelan a casi cero absoluto, los átomos que tienen se muelen casi hasta detenerse. Sin toda esta actividad atómica, la electricidad puede fluir a través del material prácticamente sin resistencia. En términos prácticos, un procesador de computadora o una vía de tren eléctrico equipado con un superconductor usaría muy poca electricidad para realizar sus funciones.
El problema más obvio con un superconductor es la temperatura. Hay pocas formas prácticas de sobreenfriar grandes suministros de material superconductor al punto de transición requerido. Una vez que un superconductor comienza a calentarse, la energía atómica original se restaura y el material crea resistencia nuevamente. El truco para crear un superconductor práctico radica en encontrar un material que se vuelva superconductor a temperatura ambiente. Hasta ahora, los investigadores no han descubierto ningún metal o material compuesto que pierda toda su resistencia eléctrica a altas temperaturas.
Para ilustrar este problema, imagine un cable de cobre estándar como un río de agua. Un grupo de electrones está en un bote tratando de llegar a su destino río arriba. El poder del agua que fluye aguas abajo crea resistencia, lo que hace que el bote tenga que trabajar aún más duro para atravesar todo el río. Cuando el barco llega a su destino, muchos de los pasajeros de electrones están demasiado débiles para continuar. Esto es lo que sucede con un conductor regular: la resistencia natural provoca una pérdida de potencia.
Ahora imagine si el río estuviera completamente congelado y los electrones estuvieran en un trineo. Como no habría agua fluyendo río abajo, no habría resistencia. El trineo simplemente pasaría sobre el hielo y depositaría a casi todos los pasajeros de electrones con seguridad río arriba. Los electrones no cambiaron, pero el río fue alterado por la temperatura para no resistir. Encontrar la manera de congelar el río a una temperatura normal es el objetivo final de la investigación de superconductores.