La storia dei superconduttori

I superconduttori, materiali che non hanno resistenza al passaggio dell' elettricità, sono una delle ultime grandi frontiere della ricerca scientifica.
Non solo il limite della superconduttività non è stato ancora raggiunto, ma le teorie che spiegano il comportamento dei superconduttori sembrano essere in costante revisione.
Nel 1911 la superconduttività è stata osservata per la prima volta nel mercurio da fisico tedesco Heike Kamerling Onnes dell' univesità Leiden.
Quando raffreddò il mercurio alla temperatura dell'elio liquido , 4 gradi Kelvin (4K), la sua resistenza elettrica improvvisamente scomparve.
Così, fù necessario per Onnes andare entro i 4 gradi della più fredda temperatura che era teoreticamente raggiungibile per vedere il fenomeno della superconduttività.
Dopo, nel 1913, vinse ilPremio Nobel in fisica per la sua ricerca in quest'area
La successiva pietra miliare per capire come si compotasse il fenomeno al temperature estrmamente fredde arrivò nel 1933. Waler Meissner e Robert Ochsenfeld scoprirono che un materiale superconduttore respinge un campo magnetico.
Un magnete che si muove vicino un conduttore induce corrente nelconduttore stesso. Questo è il principio con il quale operano i generatori.
Ma, in un superconduttore in cui si induce correnti riflette esattamente il campo che altrimenti penetrerebbero nel materiale superconduttore, causando la repulsione del campo magnetico.
Questo fenomeno è conosciuto come diamegnetismo ed oggi è spesso chiamato effetto Meissner.
L' effetto Meissner è così "strong" che un magnete può attualmente lievitare sopra un superconduttore.
In decadi seguenti altri metalli, leghe e composti superconduttivi sono stati scoperti.
Nel 1941 èstato scoperto che il "Niobium-Nitride" è superconduttore alla Tc di 16K. Nel 1953 il "Vanadium-Silicon" mostrò proprietà superconduttive alla temperatura di17.5K.
E, nel 1962, gli scienziati svilupparono il primo filo metallico in materiale superconduttore commerciale, una lega di Niobio e Titanio.
La prima applicazione di questo prodotto in alta-energia, elettromagneti di acceleratori di particelle, comunque, non arrivò prima del 1987 quando venne usato alla Fermilab Tevatron.
La prima teoria accettata riguardo la superconduttività venne avanzata nel 1957 dai fisici Americani John Bardeen, Leon Cooper, e John Schrieffer.
La loro teoria della superconduttività divenne famosa come teoria BCS, e vinsero ilPremio Nobel nel 1972.
Il complesso matematico della teoria BCS illustra il fenomeno della superconducività a temperature prossime allo zero assoluto per elemeti e semplici leghe.
Comunque, a temperature più alte e con sistemi superconduttori differenti, la teoria BCS è diventata isufficiente per spigere come avviene la superconduzione.
Un'altro significante passo avanti nella teoria arrivò nel 1962 quando Brian D. Josephson, uno studente laureato all' universtà di Cambridge, predisse che la corrente correrebbe attraverso due materiali superconduttori, anche se divisi da un materiale non superconduttore o isolatore.
La sua predizione venne confermata più avanti e così vinse ilPremio Nobel in fisica nel 1973.
Questo fenomeno è conosciuto oggi come "effetto Josephson" ed è stato applicato in dispositivi elettronici come lo SQUID, uno strumento capace di captare anche il più debole campo magnetico.
Gli anni 80 sono stati una decade di scoperte senza rivali nel campo della superconduzione.
Nel 1964 Bill Little dell' Università di Stanford suggerì la possibilità di superconduttori organici (basati sul Carbonio).
Il primo di questi superconduttori teorici venne sintetizzato nel 1980 dal ricercatore danese Klaus Bechgaard dell'università di Copenhagen e 3 membri francesi del team.
La storia dei superconduttori2
(TMTSF)₂PF₆ é stato raffreddato all'incredibile Tc di 1.2K ed è stato sottoposto ad alta pressione per raggiungere lo stato di superconduttore ma la sua mera esistenza dimostrò la possibilità di perfezionare molecole su misura.
Successivamente, nel 1986, vanne fatta un'altra scoperta a dir poco sconcertante.
Alex Muller e Geog Bednorz, ricercatori all' IBM Research Laboratory a Ruschlikon, Svizzera, crearono un composto fragile di ceramicache superconduceva alla più alta Tc per allora: 30K.
Ciò che rende la loro scoperta così significativa è che le ceramiche non conducono per niente la corrente, e anzi sono usate come isolanti.
Così, i ricercatori non le considerarono nemmeno come possibili materiali superconduttori.
Il composto di Lantanio, Bario, Rame e Ossigeno che Muller e Bednorz avevano sintetozzato si comportava in modo del tutto sconosciuto.
Per la scoperta del primo superconduttore a base di rame i due ricercatori vinsero ilPremio Nobel.