Superconducibilità

Fenomeno scoperto nel 1911 da H. Kamerlingh Onnes consistente in un brusco abbassamento della resistività di alcuni materiali (p. es. titanio, vanadio, niobio, stagno, niobio-alluminio, niobio-stagno, ecc.), detti perciò superconduttori, fino a valori estremamente bassi, che ha luogo a temperature vicine allo zero assoluto. Una corrente elettrica immessa in una spira superconduttrice scorre praticamente all'infinito e senza produrre calore. Alla base di questo straordinario fenomeno vi è un processo quantistico che consente agli elettroni che trasportano la corrente di muoversi tutti insieme (a coppie elettrone-elettrone: le coppie di Cooper) come se fossero una unica "macro entità". La conseguenza di questa pan-armonia è che la corrente elettrica scorre praticamente senza ostacoli. Applicazioni della s. si hanno nei campi più avanzati della tecnologia moderna: nella costruzione di giganteschi acceleratori di particelle (dove bobine superconduttrici vengono usate per generare potentissimi campi magnetici), nella trazione elettrica ferroviaria (treni a levitazione magnetica), negli apparecchi sperimentali per la fusione termonucleare controllata e nelle tecnologie dei calcolatori superveloci.

Superconducibilità ad Alta Temperatura

Nel 1986 J.G.Bednorz e K.A. Müller scoprirono un tipo di superconducibilità ad alta temperatura. In questo caso i fenomeni di superconduzione si manifestavano già a -140 gradi centigradi e oltre. Di tale fenomeno non è stata trovata a tutt'oggi una spiegazione teorica completa ed esauriente. Un passo forse decisivo verso un modello interpretativo soddisfacente della superconduzione ad alta temperatura è stato fatto intorno alla metà del 1999 da un gruppo di ricercatori del Max Planck Institute di Stoccarda (Germania) e dell'Università di Princeton (Usa) guidati da H. F. Fong, i quali studiarono la superconducibilità ad alta temperatura con esperimenti di diffusione di neutroni, e i loro risultati indicarono che il fenomeno appare strettamente connesso a un effetto di eccitazione collettiva di spin. I ricercatori tedeschi e americani osservarono che nei loro campioni a base di rame gli elettroni superconduttori erano in uno stato di eccitazione collettiva di spin; praticamente gli spin degli elettroni si "muovono" tutti all'unisono. I risultati dei team guidati da Fong sembrano dunque dimostrare che al di sopra dei -140 gradi centigradi, le coppie di Cooper sono sostituite dall'eccitazione collettiva di spin; un risultato importante per la comprensione profonda della superconduttività ad alta temperatura e per le sue eventuali applicazioni pratiche.

Bibliografia

C.P. Mate, Fenomeni alle basse temperature, in S&T 68, Milano, 1967; A.C. Rose-Innes e E.H. Rhoderick, Introduction to superconductivity, Pergamon Press, Oxford, 1969; Z.M. Galassiewicz, Superconductivity and quantum fluids, New York, 1970; C.J. Gorter, Progress in low temperature physics, New York, 1970.