Se descubre un nuevo estado de la materia o cuál es el misterio de los metales extraños
Los científicos han descubierto durante un tiempo relativamente largo que combinaciones bastante complejas de cobre y cupratos presentan un comportamiento diferente al de los metales clásicos. Y de acuerdo con los resultados de estudios recientes, los científicos han descubierto un estado de materia completamente nuevo en ellos.
El uso de estos materiales muestra amplias perspectivas en la formación de superconductores de alta temperatura, que son tan necesarios para la ingeniería energética moderna y para toda la industria en su conjunto. Veamos cuál es la peculiaridad de estos "materiales extraños".
Los primeros descubrimientos de conductores de alta temperatura.
Ya allá por 1911 el descubrimiento de la superconductividad se realizó en Holanda. Se encontró que a una temperatura de solo tres Kelvin, la resistencia del mercurio desciende a cero (la electricidad se transmite sin pérdida).
Además, este efecto se observó en otros materiales, pero siempre la temperatura a la que se observó la superconductividad permaneció extremadamente baja.
Los cambios se produjeron recién en 1986. Fue entonces cuando los ingenieros de IBM crearon el primer superconductor de alta temperatura: cupratlanthane y bario. Para este K. Müller y G. Bednorz recibió el Premio Nobel.
Los superconductores con una temperatura mínima de 77 Kelvin (pero no inferior) se denominan de alta temperatura. Esta es la temperatura a la que hierve el nitrógeno líquido.
Actualmente, el superconductor de alta temperatura más famoso es BSCCO (sándwich bisco), compuesto por capas de óxido de bismuto, estroncio, cobre y calcio puro.
Gracias a estos materiales, se crearon dispositivos y productos especiales en ingeniería eléctrica, transporte y energía.
¿Cuál es el misterio de los metales extraños?
A pesar de que los cupratos ya están en pleno uso, cientos de metros de cables se fabrican con ellos en el Gran Colisionador de Hadrones. Los científicos hasta el día de hoy no comprenden completamente la física de la conductividad a altas temperaturas.
La teoría BCS (llamada así por sus creadores D. Bardin, L. Cooper y
RE. Schrieffer) describe perfectamente la superconductividad por encima de 30 Kelvin. Pero solo con un aumento de la temperatura, cuando el efecto de la superconductividad desaparece, los cupratos comienzan a comportarse no como los materiales ordinarios.
La resistencia eléctrica de los cupratos disminuye linealmente y no en proporción al cuadrado de la diferencia de temperatura. Esto contradice la teoría líquida de Fermi, que fue formulada por Lev Landau en 1956.
A temperaturas extremadamente bajas, los electrones exhiben el comportamiento de un gas de electrones, y la interacción encontrada se describe mediante las ecuaciones de la mecánica cuántica.
En este caso, la teoría del líquido de Fermi funciona para la gran mayoría de los metales, a excepción de los notorios cupratos. Por eso los físicos los han colocado en una sección especial de "metales extraños".
En tales "metales inferiores" los electrones se mueven extremadamente débilmente y en distancias cortas. En este caso, se produce una intensa disipación de energía.
Por lo tanto, los "metales extraños" se encuentran exactamente en el medio entre los metales habituales y los aislantes.
Numerosos estudios han revelado una gran cantidad de "submetales", pero sin ninguna propiedad de superconductividad. Esto confundió aún más la situación del cuprato.
Superconductividad de cupratos y campo magnético.
Un experimento llevado a cabo por un grupo científico internacional de los EE. UU., Alemania y Colombia mostró que el efecto de un fuerte campo magnético de 60-70 Tesla (esto es un enorme valor, en el que los superconductores pierden sus propiedades conductoras) cambia la resistencia de cupratos linealmente, y no de acuerdo con la ley cuadrática, como en el caso de "normal" rieles.
En otras palabras, los cupratos exhiben las propiedades de los metales, pero con gran desgana.
Nuevo estado de la materia
Con la acumulación de datos experimentales sobre cupratos, indica que esto no es nada más, como una forma absolutamente única de materia, determinada por las realidades del entrelazamiento cuántico en el macroscópico el mundo.
Y un grupo de ingenieros del Flatiron Institute de Nueva York logró crear un modelo digital de "metales extraños", lo que confirmó la suposición de que esto no es más que un nuevo estado de la materia. La denominada forma intermedia entre metales conductores comunes y materiales aislantes.
Así que queda por encontrar un nombre para el nuevo estado de la materia y continuar la investigación.
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