la versión original de esta historia apareció en Revista Quantami.
En 2024, se descubrió la superconductividad (el flujo de corriente eléctrica con resistencia cero) en tres materiales distintos. Dos ejemplos amplían la comprensión del fenómeno en los libros de texto. El tercero lo destroza por completo. «Es una forma extremadamente inusual de superconductividad que mucha gente habría dicho que no es posible», dijo Ashvin Vishwanathun físico de la Universidad de Harvard que no participó en los descubrimientos.
Desde 1911, cuando la científica holandesa Heike Kamerlingh Onnes vio por primera vez desaparecer la resistencia eléctrica, la superconductividad ha cautivado a los físicos. Está el puro misterio de cómo sucede: el fenómeno requiere que los electrones, que transportan corriente eléctrica, se emparejen. Los electrones se repelen entre sí, entonces, ¿cómo pueden unirse?
Luego está la promesa tecnológica: la superconductividad ya ha permitido el desarrollo de máquinas de resonancia magnética y potentes colisionadores de partículas. Si los físicos pudieran comprender completamente cómo y cuándo surge el fenómeno, tal vez podrían diseñar un cable que superconduzca la electricidad en condiciones cotidianas y no exclusivamente a bajas temperaturas, como ocurre actualmente. Podrían seguir tecnologías que alteren el mundo (redes eléctricas sin pérdidas, vehículos que levitan magnéticamente).
La reciente avalancha de descubrimientos ha agravado el misterio de la superconductividad y ha aumentado el optimismo. «Parece ser que, en los materiales, la superconductividad está en todas partes», dijo Mateo Yankowitzfísico de la Universidad de Washington.
Los descubrimientos surgen de una reciente revolución en la ciencia de los materiales: los tres nuevos casos de superconductividad surgen en dispositivos ensamblados a partir de láminas planas de átomos. Estos materiales muestran una flexibilidad sin precedentes; con solo tocar un botón, los físicos pueden cambiar entre comportamientos conductores, aislantes y más exóticos, una forma moderna de alquimia que ha potenciado la búsqueda de la superconductividad.
Ahora parece cada vez más probable que el fenómeno pueda deberse a diversas causas. Así como los pájaros, las abejas y las libélulas vuelan usando diferentes estructuras de alas, los materiales parecen emparejar electrones de diferentes maneras. Incluso mientras los investigadores debaten exactamente qué está sucediendo en los diversos materiales bidimensionales en cuestión, anticipan que el creciente zoológico de superconductores les ayudará a lograr una visión más universal del atractivo fenómeno.
Emparejamiento de electrones
El caso de las observaciones de Kamerlingh Onnes (y de la superconductividad observada en otros metales extremadamente fríos) finalmente se resolvió en 1957. John Bardeen, Leon Cooper y John Robert Schrieffer descubierto que a bajas temperaturas, la inestable red atómica de un material se calma, por lo que se manifiestan efectos más delicados. Los electrones tiran suavemente de los protones en la red, atrayéndolos hacia adentro para crear un exceso de carga positiva. Esa deformación, conocida como fonón, puede luego atraer un segundo electrón, formando un «par Cooper». Los pares de Cooper pueden unirse en una entidad cuántica coherente de una manera que las elecciones solitarias no pueden. La sopa cuántica resultante se desliza sin fricción entre los átomos del material, lo que normalmente impide el flujo eléctrico.
La teoría de la superconductividad basada en fonones de Bardeen, Cooper y Schrieffer les valió el Premio Nobel de Física en 1972. Pero resultó que esa no era toda la historia. En la década de 1980, los físicos descubrieron que los cristales llenos de cobre llamados cupratos podían ser superconductores a temperaturas más altas, donde las sacudidas atómicas eliminan los fonones. Siguieron otros ejemplos similares.
