Superconduttore
Un superconduttore è una sostanza che conduce elettricità senza resistenza quando diventa più fredda di una "temperatura critica". A questa temperatura, gli elettroni possono muoversi liberamente attraverso il materiale. I superconduttori sono diversi dai conduttori ordinari, anche quelli molto buoni. I conduttori ordinari perdono la loro resistenza lentamente quando diventano più freddi. Al contrario, i superconduttori perdono la loro resistenza tutta in una volta. Questo è un esempio di transizione di fase. Alti campi magnetici distruggono la superconduttività e ripristinano il normale stato di conduzione.
Normalmente, un magnete che si muove vicino a un conduttore produce correnti nel conduttore per induzione elettromagnetica. Ma un superconduttore in realtà spinge fuori i campi magnetici interamente inducendo correnti superficiali. Invece di lasciar passare il campo magnetico, il superconduttore si comporta come un magnete che punta nella direzione opposta, che respinge il magnete reale. Questo è chiamato effetto Meissner, e può essere dimostrato facendo levitare un superconduttore sopra i magneti o viceversa.
Un magnete che levita sopra un superconduttore ad alta temperatura, raffreddato con azoto liquido. Una corrente elettrica persistente scorre sulla superficie del superconduttore. Questo esclude il campo magnetico del magnete (legge di induzione di Faraday). In effetti, la corrente forma un elettromagnete che respinge il magnete
Storia dei superconduttori
| 1911 | superconduttività scoperta da Heike Kamerlingh Onnes |
| 1933 | l'effetto Meissner scoperto da Walter Meissner e Robert Ochsenfeld |
| 1957 | spiegazione teorica della superconduttività proposta da John Bardeen, Leon Cooper e John Schrieffer (teoria BCS) |
| 1962 | il tunneling di coppie di Cooper superconduttori attraverso la barriera isolante previsto |
| 1986 | Un superconduttore ceramico è stato scoperto da Alex Müller e Georg Bednorz. Le ceramiche sono normalmente isolanti. Un composto di lantanio, bario, rame e ossigeno con una temperatura critica di 30K. Ha aperto le possibilità per nuovi superconduttori. |
Applicazioni
- Dispositivo superconduttore a interferenza quantistica (SQUID)
- Acceleratori di particelle
- Acceleratori di piccole particelle nella salute
- Treni levitanti
- Fusione nucleare
- Scanner MRI
Domande e risposte
D: Che cos'è un superconduttore?
R: Un superconduttore è una sostanza che conduce elettricità senza resistenza quando diventa più fredda di una "temperatura critica". A questa temperatura, gli elettroni possono muoversi liberamente attraverso il materiale.
D: In che cosa differisce un superconduttore da un conduttore ordinario?
R: I conduttori ordinari perdono la loro resistenza (diventano più conduttivi) lentamente, man mano che si raffreddano. Al contrario, i superconduttori perdono la loro resistenza in una sola volta. Questo è un esempio di transizione di fase.
D: Quali sono alcuni esempi di superconduttori?
R: Alcuni esempi di superconduttori sono i metalli mercurio e piombo, la ceramica e i nanotubi organici di carbonio.
D: Che effetto ha un magnete che si muove accanto a un conduttore?
R: Normalmente, un magnete che si muove accanto a un conduttore produce correnti nel conduttore per induzione elettromagnetica. Ma un superconduttore in realtà respinge completamente i campi magnetici inducendo correnti di superficie.
D: Che cos'è l'effetto Meissner?
R: L'effetto Meissner si verifica quando, invece di lasciar passare il campo magnetico, il superconduttore agisce come un magnete che punta nella direzione opposta e che respinge il magnete reale. Questo può essere dimostrato facendo levitare un superconduttore sopra dei magneti o viceversa.
D: Un campo magnetico elevato distrugge o migliora la Superconduttività?
R: I campi magnetici elevati distruggono la Superconduttività e ripristinano il normale stato di conduzione.
