- La investigación de la superconductividad - Delaere
A mediados del siglo XIX, el famoso físico británico, Lord Kelvin, uno de los padres de la moderna termodinámica, creía que si un material conductor de la electricidad se enfriaba a una temperatura de 273 grados centígrados bajo cero, el punto conocido como el cero absoluto, los electrones del material quedarían atrapados, carentes de movimiento, por lo que el material actuaría como el aislante perfecto.
En cualquier material conductor, los electrones que circundan el núcleo de un átomo, están libres de movimiento. Esta propiedad se aprovecha para cargarlos de energía y hacerlos circular. Así de simple es el transporte de energía eléctrica, por ejemplo, entre un enchufe y una lámpara. Por supuesto, visto de esta forma, era lógico que Lord Kelvin se atreviera con tales afirmaciones, ya que relacionaba la circulación de corriente con la capacidad de movimiento de electrones.
El descubrimiento práctico de la superconductividad
Pero en 1911, Heike K. Onnes, profesor de Física de la universidad holandesa de Leiden experimentó con mercurio, un material que aunque líquido a temperatura ambiente es metálico y por tanto, conductor eléctrico. Onnes sometió al mercurio a temperaturas bajísimas y observó que según bajaba la temperatura, además de solidificar el metal, también se reducía el valor de resistencia eléctrica.
La resistencia eléctrica se entiende como la oposición que presenta un material al paso de electrones libres energizados. En otras palabras, la resistencia eléctrica muestra, en términos de pérdidas energéticas, lo bueno o malo que es un material ante el paso de la corriente eléctrica.
Las observaciones de Onnes contradecían radicalmente a las propuestas de Lord Kelvin. Y aún más, cuál sería su sorpresa cuando al acercarse a 269 grados centígrados bajo cero, 4 grados absolutos, la resistencia cayó tan abruptamente que Onnes pensó que se había producido un cortocircuito. Pero tras repetir el experimento y provocar las mismas reacciones en el mercurio, lejos de las afirmaciones de Kelvin, había creado el mejor conductor de la historia. Había nacido la superconductividad.
Las aplicaciones en superconductividad se hacen esperar
No obstante, a pesar del tiempo transcurrido y del trabajo de los investigadores de este campo de la Física, que han obtenido en total 7 premios Nobel, la aplicación práctica de la superconductividad solo ha llegado a comercializar una invención realmente beneficiosa para la humanidad: la imagen por resonancia magnética.
De alguna forma, la brillante idea de Onnes, que destapa toda una rama relacionada con la Mecánica Cuántica, no termina de cuajar como fuente de aplicaciones prácticas. El mismo Onnes esperaba que la superconductividad fuera muy valorada, sobre todo en el campo del transporte de energía eléctrica. Pero sus esperanzas de un futuro próspero para este recién nacido de la ciencia, no serían todo lo valiosas que Onnes creía.
Estudios posteriores en Física e Ingeniería fueron destapando a lo largo de 50 años ciertas limitaciones físicas. La primera, que no todos los materiales sometidos a temperaturas cercanas al cero absoluto se vuelven superconductores. Y segunda, de los posibles candidatos muy pocos son capaces de trasmitir grandes corrientes eléctricas.
Y en esta tarea se mantuvieron ocupados los físicos de la superconductividad, buscando materiales que respondieran a ciertos requisitos técnicos que hicieran su aplicación viable.
En 1962, la compañía Westinghouse descubrió el candidato perfecto a superconductor, una aleación de titanio y niobio, que ha terminado siendo el material con el que se fabrican los magnetos o bobinados superconductores, que desde 1984 se incluyen en los equipos de diagnóstico médico por imagen de resonancia magnética, también conocidos como escáneres.
El futuro de la superconductividad
En cuanto los medios de comunicación se hicieron eco de esta aplicación, el público se enteró de qué era la superconductividad. Para este propósito, ayudaron a su publicidad las exageradas portadas que publicaron entre otros la revista Bussiness Week con el titular “Superconductores! Más importantes que la lámpara y el transistor”, o la revista Time que mostró un vehículo futurista compuesto por circuitos superconductores.
El premio Nobel de Física Ivan Giaever respondió a las preguntas que le formuló en una ocasión Pier Abetti, el ingeniero de IEEE primero en construir una magneto de 10 Teslas. Acerca de la cuestión sobre el futuro de la superconductividad Giaever respondió, “Realmente hace falta tal esfuerzo técnico por enfriar un computador superconductor, que merece la pena gastar las energías investigadoras en descubrir nuevos materiales”.
No obstante, algunas aplicaciones en el terreno del transporte de energía eléctrica ya están funcionando, como la Supercentral Eléctrica de Tres Amigos en Nuevo Méjico, con aceptable rendimiento dentro de lo que supone una planta experimental. También en el CERN, se experimenta con superconductores en el marco de las investigaciones del acelerador de partículas.
El mundo, mientras tanto, esperará la aparición de nuevas aplicaciones que redunden en la sociedad, aunque en el caso de la superconductividad, la siguiente aplicación aparecerá como la primera, totalmente por sorpresa.
Manuel Blázquez Merino - Manuel Blázquez es Ingeniero Industrial por la Universidad Nacional de Educación a Distancia UNED (España) en la ...
