Superconductividad de alta temperatura

El erudito lector sabe que en física fundamental y astrofísica existen importantes problemas teóricos sin resolver: elaborar una teoría cuántica de la gravedad, conseguir una teoría unificada de todas las interacciones fundamentales, identificar la materia oscura o la energía oscura, y algunos más. ¿Y en el resto de la física? La comprensión teórica de la turbulencia y de la superconductividad de alta temperatura son los dos problemas más importantes que todavía no se han resuelto. 

Comentaré el segundo de ellos, que se escapa de la física clásica. Se entiende por superconductividad la capacidad, que poseen algunos materiales, para conducir la corriente eléctrica sin resistencia ni pérdida de energía; la calificación de alta temperatura se refiere a que la superconductividad se manifiesta por encima de ciento noventa y seis grados centígrados bajo cero (la temperatura de ebullición del nitrógeno). Los superconductores de alta temperatura tienen dos características propias que los distinguen de los demás: son de tipo II (lo que significa que pasan del estado superconductor al estado normal, gradualmente, no bruscamente, como los de tipo I) y son no convencionales (no cumplen la teoría BCS). ¿Cómo explica la teoría BCS la conducción eléctrica de los superconductores convencionales? Considera que los portadores de carga eléctrica no son los electrones individuales, sino parejas de ellos (pares de Cooper). Los electrones habitualmente se repelen debido a que tienen idéntica carga; sin embargo, cuando se hallan inmersos en un metal es posible que se atraigan en lugar de repelerse y, en consecuencia, se emparejen para minimizar su energía. ¿Cómo es posible que dos partículas negativas se atraigan? Aislados, imposible; pero dentro del metal los electrones móviles, negativos, atraen a los iones positivos vecinos; iones que no vuelven inmediatamente a su posición de equilibrio original, por lo cual existe un exceso de carga positiva momentánea por donde el electrón ha pasado; un segundo electrón sentirá una fuerza atractiva debido al exceso de carga positiva. La teoría explica el comportamiento de los superconductores convencionales (como el aluminio, el plomo o el mercurio a temperaturas cercanas a doscientos setenta grados bajo cero), pero falla al predecir el comportamiento de los superconductores no convencionales entre los que se encuentran los de alta temperatura; tal vez porque estos últimos son sustancias más complejas: entre ellos se hallan algunas aleaciones, los fulleros y cerámicas como el YBCO (óxido de itrio, bario y cobre); o tal vez porque todavía no comprendemos el fenómeno.