La Teoría BCS (De los Superconductores)

En 1957 John Bardeen, Leon Cooper y Robert Schrieffer  presentaron una teoría denominada BCS con las iníciales de sus autores, recibiendo en 1972 los tres, el premio Nobel de Física.

Esta teoría es un modelo de mecánica cuántica y sostiene que a bajas temperaturas en el interior de un súper conductor (un electrón por así decirlo), actúa con la red cristalina del material, perturbándola e interactuando dicha red con otro electrón, dando lugar a una fuerza de atracción entre los dos electrones superando la fuerza de repulsión entre ellos dada por la ley de Coulomb.

La unión de los electrones se denomina par de Cooper. Estos electrones tienen Spines opuestos e iguales, dando lugar a una sola partícula de spin entero igual a cero (un bosón).

Los bosones no obedecen el principio de exclusión de Pauli. De esta manera todos los pares pueden estar en un mismo estado cuántico. Por esto una corriente eléctrica puede persistir en un metal el tiempo que este en un estado de superconductividad, así la resistencia será igual cero por la ausencia de colisiones individuales electrónicas. Y de esta manera no hay perdida de energía.

En el estado fundamental un superconductor a temperatura igual cero, los electrones se encuentran en pares y en un mismo estado energético. Cuando la temperatura se eleva demasiado como para romper los enlaces de pares de Cooper la atracción de los electrones cesa.

El Par de Cooper

En los superconductores, los pares de Cooper son las parejas de electrones que se encuentran ligados atrayéndose a pesar de tener ambos cargas de igual signo, ya que interaccionan a través de la red cristalina formada por los iones positivos de un metal.

Tipos de Superconductores

Superconductores Tipo 1

Es perfectamente Diamagnético, esto hace que no permitan que penetre en su interior el campo magnético externo, lo que se conoce como efecto Meissner.

Superconductores Tipo 2

Los cuales son imperfectos, ya que en él, el campo magnético penetra a través de pequeños canales denominado vórtices.

Diamagnetismo

Es la propiedad de los materiales que consiste en ser repelidos por los imanes, diferente con los materiales ferros magnéticos que son atraídos por imanes.

Súper Diamagnetismo

Este efecto en los del tipo 1, se debe a la capacidad del material de crear súper corriente de electrones sin pérdida de energía de forma tal que pueden permanecer siempre sin obedecer el efecto Joule, donde si hay disipación de energía por generación de calor. Estas corrientes crean un intenso campo magnético necesario para sustentar el efecto Meissner.

Debido a que la cantidad de electrones en los súper conductores es infinita, la cantidad de corriente que puede soportar un material está limitado, por cuanto existe una corriente crítica que al ser superada en valor numérico, el  material pierde sus propiedad de súper conductor y comienza a disipar energía.

En los súper conductores del tipo 2,  la aparición de vórtice ocasiona que a corrientes inferiores a la crítica se realice disipación energética,  ocasionada por el choque de los vórtices con los átomos de la red.

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