Superconductores a altas temperaturas

La hazaña tecnológica que supuso la licuación del helio en el año 1911 -a doscientos setenta y dos grados centígrados bajo cero- tuvo una consecuencia inesperada: tres años más tarde Gerd Holst y Heike Kammerlingh Onnes descubrieron que la resistencia eléctrica del mercurio se anulaba a doscientos sesenta y nueve grados bajo cero: habían detectado la superconductividad; los físicos pronto comprobaron que otros metales presentaban este anómalo comportamiento. ¿Cómo se interpretan  estos inapelables hechos? Leon Cooper, John Bardeen y John Robert Schrieffer idearon una paradójica explicación que llamamos teoría CBS: la superconductividad de los metales se debe a que los electrones se agrupan en parejas… a pesar de de que su carga negativa les impulsa a repelerse. Tales parejas -los pares de Cooper- constituyen una partícula nueva con un comportamiento diferente al de los electrones sueltos: ni chocan entre sí, ni con los átomos del medio, ni hay resistencia alguna que se oponga a su avance. ¿Cómo superan entonces los electrones su repulsión mutua? Por efecto de un mediador: papel que cumplen los iones positivos que forman el metal. Un electrón que se mueve desplaza los iones vecinos, hace que vibren, y las vibraciones (por otro nombre, fonones) crean pequeñas zonas positivas, que atraen a otros electrones, y actúan como el pegamento que hace posible la formación de las parejas.

Hasta no hace mucho el estado superconductor aparecía únicamente por debajo de los doscientos cincuenta grados bajo cero. ¿Se imagina el tecnólogo lector la importancia de disponer de cables por los que circule la electricidad sin pérdidas (que eso significa la resistencia eléctrica nula de los superconductores) a la temperatura habitual del ambiente? En su afán por sintetizarlos los investigadores ya han fabricado sustancias superconductoras a ciento noventa y seis grados bajo cero; que califican de alta temperatura porque operan a la temperatura en la que el nitrógeno del aire –relativamente barato- está líquido. La síntesis de estos compuestos han planteado un buen problema a los expertos: si a estas temperaturas las vibraciones no pueden actuar como pegamento entre electrones, ¿cómo explicar la nueva superconducción? La teoría cuántica predice la existencia de una atracción entre electrones en ciertas circunstancias, incluso en ausencia del papel mediador de los fonones. Se sospecha que tal atracción puede explicar la superconductividad de las cerámicas Ybco, de algunos compuestos orgánicos, de los superconductores de electrones pesados y también de los superconductores a temperatura ambiente… si alguna vez se fabrican.