Como funciona um supercondutor?
Para entender como um supercondutor funciona, pode ser útil examinar como um condutor comum funciona primeiro. Certos materiais, como água e metal, permitem que os elétrons fluam através deles com bastante facilidade, como a água através de uma mangueira de jardim. Outros materiais, como madeira e plástico, não permitem que os elétrons fluam, sendo considerados não condutores. Tentar passar eletricidade através deles seria como passar água através de um tijolo.
Mesmo entre os materiais considerados condutores, pode haver grandes diferenças na quantidade de eletricidade que pode realmente passar. Em termos elétricos, isso é chamado de resistência. Quase todos os condutores normais de eletricidade têm alguma resistência porque possuem átomos próprios, que bloqueiam ou absorvem os elétrons à medida que passam através do fio, da água ou de outro material. Um pouco de resistência pode ser útil para manter o fluxo elétrico sob controle, mas também pode ser ineficiente e inútil.
Um supercondutor pega a idéia de resistência e a vira de cabeça para baixo. Um supercondutor é geralmente composto de materiais sintéticos ou metais como chumbo ou nióbio-titânio, que já possuem uma contagem atômica baixa. Quando esses materiais são congelados a zero quase absoluto, quais átomos eles têm até o ponto de parada. Sem toda essa atividade atômica, a eletricidade pode fluir através do material praticamente sem resistência. Em termos práticos, um processador de computador ou trilho de trem elétrico equipado com um supercondutor usaria muito pouca eletricidade para desempenhar suas funções.
O problema mais óbvio com um supercondutor é a temperatura. Existem poucas maneiras práticas de super-resfriar grandes suprimentos de material supercondutor até o ponto de transição necessário. Quando um supercondutor começa a se aquecer, a energia atômica original é restaurada e o material cria resistência novamente. O truque para criar um supercondutor prático consiste em encontrar um material que se torne supercondutor à temperatura ambiente. Até agora, os pesquisadores não descobriram nenhum metal ou material compósito que perca toda a sua resistência elétrica a altas temperaturas.
Para ilustrar esse problema, imagine um fio de cobre padrão como um rio de água. Um grupo de elétrons está em um barco tentando chegar ao seu destino rio acima. O poder da água que flui rio abaixo cria resistência, o que faz com que o barco tenha que trabalhar ainda mais para atravessar o rio inteiro. Quando o barco chega ao seu destino, muitos passageiros de elétrons estão fracos demais para continuar. É o que acontece com um condutor comum - a resistência natural causa uma perda de potência.
Agora imagine se o rio estivesse completamente congelado e os elétrons estivessem em um trenó. Como não haveria água fluindo rio abaixo, não haveria resistência. O trenó simplesmente passaria sobre o gelo e depositaria quase todos os passageiros de elétrons em segurança rio acima. Os elétrons não mudaram, mas o rio foi alterado pela temperatura para não resistir. Encontrar uma maneira de congelar o rio a uma temperatura normal é o objetivo final da pesquisa de supercondutores.