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Superconductores
Un superconductor tiene una propiedad especial: su resistencia óhmica es cero. Esto significa que los materiales superconductores pueden conducir una corriente eléctrica sin resistencia. Sin embargo, los superconductores tienen otra propiedad muy interesante: son diamagnéticos. Un diamante puede desplazar un campo magnético y debilitarlo. Las líneas de campo discurren alrededor de un imán diamagnético. Los ferromagnetos y los paramagnetos hacen exactamente lo contrario: refuerzan el campo magnético externo porque las líneas de campo los atraviesan.
Los superconductores en la investigación
Los materiales superconductores son desde hace tiempo un campo importante e interesante de la física moderna. Esto no cambiará en un futuro previsible: El deseo de un superconductor fácil de producir es demasiado grande. Éste es el quid de la cuestión: los superconductores actuales son difíciles de procesar y sólo son superconductores cuando están muy fríos. Por regla general, los superconductores deben enfriarse, por ejemplo, con helio líquido. Ahora que se han descubierto bastantes materiales superconductores a temperaturas tan bajas (< -100 °C), la atención se centra en los superconductores de alta temperatura. El gran avance sería un material superconductor a temperatura ambiente (o superior).
Efectos fascinantes
Como los superconductores tienen propiedades diamagnéticas perfectas, se pueden realizar experimentos muy interesantes con ellos. Por ejemplo, un superconductor flota establemente en un campo magnético, aunque en realidad no sea un imán. Si, por el contrario, se quisiera hacer levitar un imán en un campo magnético, se necesitaría un gran esfuerzo para mantenerlo estable.
Por qué un superconductor flota en un campo magnético
El diamagnetismo es la respuesta a la pregunta de cómo un superconductor puede flotar de forma estable en un campo magnético. Por cierto, el agua también es diamagnética, pero no flota (¿o sí?). Entonces, ¿cuál es la particularidad? Los diamantes no tienen imanes elementales ni espines de electrones que se alineen con un campo magnético. Sin embargo, si se coloca un imán de diamante en un campo magnético externo, se produce un efecto de inducción. Se induce una corriente en el imán de diamante. Es esta corriente la que crea un campo magnético opuesto al campo magnético externo (palabra clave: regla de Lenz). Esto crea una fuerza que tiene un débil efecto repulsivo. Ahora también podemos responder a la pregunta de si el agua flota: los experimentos han demostrado, por ejemplo, que una rana (una criatura que contiene agua) ¡puede mantenerse en suspensión con un imán extremadamente fuerte! En los superconductores, la fuerza de repulsión entre los dos campos magnéticos es muy fuerte, por lo que a menudo se dice que son perfectamente diamagnéticos. Por tanto, incluso imanes bastante débiles pueden hacer levitar a los superconductores.
Antecedentes físicos
La fuerza de una magnetización puede describirse con la permeabilidad magnética μ. Aclaremos primero las condiciones físicas básicas: se produce una magnetización M n el campo magnético externo H0. Si este campo magnético se multiplica por la permeabilidad magnética, se obtiene el campo magnético total H. He aquí la formula: H = H0* µ (1) Lo mismo se aplica a la magnetización M: M = H - H0 (2) Con (1), para la magnetización M se aplica lo siguiente: M = µ * H0- H0= (µ - 1) * H0
La permeabilidad es superior a 1 para los materiales ferromagnéticos y paramagnéticos. Para el hierro, se sitúa entre 1 y 2. Para los materiales diamagnéticos, la permeabilidad magnética es inferior a 1: esto significa que el campo magnético no entra en el superconductor. Otra idea sería que la magnetización se dirige en dirección opuesta al campo externo y es igual en magnitud, por lo que el campo externo se compensa en el superconductor. En consecuencia, en un superconductor no existe permeabilidad con respecto a la densidad de flujo magnético. Al contrario: el campo magnético sólo está fuera del superconductor, porque la resistencia magnética del superconductor es infinitamente grande.