Desafiando la termodinámica

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En primer lugar disculparme por estas dos semanas sin actualizar, pero estos últimos días se han convertido en una locura. Líos con el idioma, con la gente… en fin, volver he vuelto fuerte… como habéis tenido dos semanas de descanso vamos a meternos con física a tope –aviso antes por si alguien quiere retirarse-.

Seguro que todos conocéis la primera ley de la termodinámica o ley de la conservación de la energía. Para los que no… Lavoisier dijo que cualquier trabajo realizado sobre un sistema implica una variación en la energía de este. Hoy en día en numerosos lugares en la red se venden artilugios que dicen desafiar esta teoría, tomada como una de las teorías base en la física. Mucha gente habla de los superconductores como el primer paso hacia la derogación de esta ley, pero no es así. ¿Qué son los superconductores?

A grandes rasgos un superconductor es un material con conductividad eléctrica infinita, es decir, no opone resistencia a la transferencia de electricidad. La resistencia electrica se traduce en una disipación de esa pérdida mediante calor y eso es conocido como efecto Joule. Esa potencia que se disipa, depende –entre otros factores- de la resistencia que imponga un material al paso de una corriente, a más corriente o más resistencia, más temperatura disipada. Pues bien, los superconductores poseen una resistencia cero, por lo que la disipación será nula.

Ahora comienza el rollo físico… bueno, los superconductores también aíslan del campo magnético, repeliéndolo, y dependiendo del grado de aislamiento serán de tipo I, con un aislamiento perfecto y de tipo II si dejan pasar el campo a través de unos agujerillos llamados fluxones. Esos fluxones aparecen a partir de una determinada temperatura o cuando el campo es tan grande que llegamos al punto de ruptura o campo crítico.

Hablemos de algo parecido a números y de qué tiene que ver con la famosa ley termodinámica. Un señor llamado Ohm dijo que la corriente es inversamente proporcional a la resistencia, entonces, si la resistencia de estos trastos es cero… la corriente es ¿infinita? Vaya… Ohm ha jodido a Lavoisier… y lo que es peor los mercachifles de Internet tienen razón… la termodinámica falla… noooo. La física clásica aquí no tiene cabida. Cuánticamente la conductividad está limitada por el número de electrones de un material, puesto que éstos son los que “llevan” la electricidad, ese es el tope, el proceso sería más o menos el siguiente si tratamos de exprimir a nuestro superconductor:

La corriente empieza a subir y se genera un campo magnético, éste campo es necesario para sustentar la superconductividad,… es el llamado Efecto Meissner, si la corriente sube demasiado, se comienzan a crear fluxones y comienza a haber disipación térmica al pasar el campo, es el llamado campo crítico, a partir de la corriente que induce ese campo, el material deja de ser superconductor… llegando así a una pérdida de energía por disipación y cerrando el lazo.

Seguramente algunos os acordaréis de cuando hablamos sobre los estados de la materia, y si lo leísteis recordaréis el llamado estado Bose-Einstein, el estado de superconducción se puede explicar con algo parecido a Bose-Einstein, el problema es que esta teoría está formulada para bosones, es decir, partículas de transmisión de energía fundamental como fotones y gluones y no para electrones -que son fermiones-. De eso se encargaron Fermi y Dirac –un personaje este último-.

Usos… pues como ahora sabéis, un superconductor repele el campo magnético… imaginad una vía superconductora y un tren con un imán permanente… tenemos una levitación con una pérdida ínfima. Actualmente los superconductores se usan para grandes electroimanes en las resonancias magnéticas… así es que, si tenéis un piercing… quitáoslo antes de haceos la resonancia o la máquina os lo quitará de una manera menos sutil… Los límites hoy están impuestos por las bajas temperaturas necesarias –casi -273ºC- para sujetar el Efecto Meissner, pero como todo, se han encontrado superconductores de baja temperatura, capaces de ser refrigerados con nitrógeno que funcionan a algunos grados por debajo de -100ºC. El futuro: superconductores a temperatura ambiente, aunque para eso falta un poco todavía.

Un Saludo.