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Se ha descubierto un tipo de superconductividad completamente nuevo.

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Un equipo científico de Japón ha registrado experimentalmente una transición suave entre dos tipos diferentes de superconductividad, que anteriormente se había reconocido como completamente incompatible. Y esta fase de transición es un tipo de superconductividad previamente desconocido.

Espectroscopia de fotoemisión con resolución de ángulo. Las imágenes de luz polarizada muestran a los investigadores cómo los electrones, representados por las cruces rojas, en sus muestras de prueba se comportan en diferentes circunstancias. © 2020 Okazaki
Espectroscopia de fotoemisión con resolución de ángulo. Las imágenes de luz polarizada muestran a los investigadores cómo los electrones, representados por las cruces rojas, en sus muestras de prueba se comportan en diferentes circunstancias. © 2020 Okazaki

Cómo se descubrió un nuevo estado de superconductividad

El efecto de la superconductividad se manifiesta en materiales que previamente han sido sometidos a un enfriamiento extremo. En este estado, los conductores tienen resistencia cero, lo que permite la transferencia de electricidad sin pérdidas en absoluto.

Antes del descubrimiento de los científicos japoneses, existían dos tipos de superconductividad, que todavía se consideraban completamente independientes entre sí, a saber:

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La primera variante de superconductividad es el llamado estado de Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS). Con este tipo, los átomos dentro del conductor se desaceleran tanto como sea posible y se alinean en una cadena, lo que hace posible que los electrones pasen sin pérdida.

La segunda variante de superconductividad es el llamado condensado de Bose-Einstein (BEC). Este es el llamado quinto estado de la materia, que se forma cuando los átomos enfriados dejan de moverse casi por completo.

Curvas de distribución de energía. Estas líneas de colores no son solo para mostrar, le dicen a los investigadores a qué temperatura, en este caso, alrededor de 10 kelvin, la muestra exhibe un comportamiento superconductor. © 2020 Okazaki

Como director del trabajo científico K. Okazaki (profesor asociado del Instituto de Física del Estado Sólido), lograron observar experimentalmente el condensado de Bose-Einstein, luego hay un estado absolutamente nuevo de la materia y su singularidad en el hecho de que este estado no es causado por partículas, sino olas.

Entonces, a medida que se enfría gradualmente hasta casi el cero absoluto, las partículas parecen "difuminarse" en el espacio. Además, este proceso está ganando impulso hasta que los átomos, que se vuelven más como ondas, no se superponen de tal manera que sean prácticamente indistinguibles.

Al mismo tiempo, la materia formada de esta manera exhibe propiedades de superconductividad con nuevas propiedades.

Estas propiedades comenzaron a manifestarse en una serie de experimentos regulares, cuando los científicos comenzaron a enfriar el material creado a base de metales como el hierro y el selenio.

Y gracias al uso de equipos ultrasensibles y un algoritmo especial, fue posible capturar todas las fases de transición de BCS a KBE y establecer que los dos regímenes considerados son solo manifestaciones diferentes de un solo fenómeno de superconductividad, y no sus diferentes formas, como fue considerado antes.

Superconductividad: una representación abstracta

Los científicos compartieron los resultados del trabajo realizado en las páginas de la revista. Avances científicos.

Qué aporta este descubrimiento único

La investigación científica y el descubrimiento de un tipo absolutamente nuevo de superconductividad BEC es solo una de las etapas en el camino hacia la formación de una teoría general (global) de la superconductividad.

Después de todo, su desarrollo permitirá en el futuro crear superconductores a temperaturas más aceptables.

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