superconductividad00Los físicos buscan las leyes que gobiernan la naturaleza, y han hallado unas cuantas sin duda, las cuales son tan importantes y genéricas que modelan mucho de lo que entendemos en nuestro entorno. Encontrar una ley general de lo que sea, en física, es un notable avance y después de las leyes que ya conocemos, pareciera que encontrar nuevas es cada vez más difícil. Por eso, el saber que investigadores del MIT han hallado una nueva ley universal de la superconductividad es algo que merece comentarse.

Dichos investigadores usaron un filme superdelgado de niobio y átomos de nitrógeno con lo que lograron ayudarse a descubrir una nueva ley, en este caso, en el terreno de la spuerconductividad, que ya tiene mucho que ver con la mecánica cuántica, las partículas elementales y la física atómica.

Para poder describir esto como una ley no basta solamente con enunciarla, sino que se requiere de proveer resultados consistentes, poderse repetir en el tiempo y permitir que los experimentos se hagan una y otra vez para corroborar los resultados. Los investigadores en el MIT dicen haber hallado una nueva ley universal para los superconductores, que de probarse, podría llevar a avances en circuitos superconductores para computadoras cuánticas y computación que requiera muy poca energía.

Se sabe que los materiales superconductores no tienen resistencia eléctrica prácticamente, lo cual ocurre cuando se enfrían ciertos dispositivos casi al cero absoluto (-273 grados centígrados). Esto significa que se requiere muy poca energía para inducir corrientes eléctricas en estos aparatos como pueden ser procesadores de computadoras. Construir circuitos superconductores no debe ser fácil, pero de lograrlos, su ventaja en términos de consumo mínimo de energía los haría ideales.

Sin embargo, hasta hace poco, la correlación entre los parámetros físicos y eléctricos de los superconductores se habían basado en asumir hechos dados por la física teórica estándar, y no se había probado una sola posible ley en ninguna de estas funciones. La nueva relación matemática descubierta por los investigadores, en donde se involucra el grueso del material, la temperatura y la resistencia eléctrica, parece estar presente en todos los superconductores.

Antes de este trabajo del MIT, otros teóricos habían indicado que la temperatura crítica de operación en un superconductor era función del grosor de la película del material con que estuviese hecha o por su resistencia eléctrica medida a la temperatura ambiente. Sin embargo, usando átomos de nitrito de niobio hallaron que esto no es cierto. “No vimos una tendencias clara”, indica Yachin Ivry, investigador posdoctoral en el laboratorio de investigación de electrónica del MIT.

Para intentar entender esta anomalía entre la teoría y la práctica, los investigadores decidieron construir un número de experimentos usando una película superdelgada para ver si podían ser más consisitentes con los resultados que se esperaban obtener. Para esto, mantuvieron dos parámetros constantes, el grosor del material y la resistencia eléctrica por unidad de área. Midieron entonces cualquier cambio en la temperatura crítica mientras variaban cualquiera de estos parámetros.

Como resultado de este trabajo, se halló un patrón repetible, un comportamiento que ocurría una y otra vez. El equipo fue capaz de mostrar que el grosor de la película (d), multiplicado por su temperatura crtíca (Tc) era igual a una constante dividida por la resistencia por unidad de área (Rs) elevada a una potencia particular, dando así una ley universal que puede resumirse como dTc(Rs). Los investigadores creen que podría haber nuevas aplicaciones a la superconductividad en películas ultrafinas y que se podrían a la postre generar fotodetectores súper sensitivos y semiconductores de computación cuántica

Referencia:

MIT
Gizmag

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