La superconduttività festeggia 100 anni

L’8 aprile 1911, il fisico Heike Kamerlingh Onnes della Leiden University ha utilizzato un criostato in vetro per raffreddare del mercurio fino a pochi gradi sopra lo zero assoluto (-273°C). Poi ha scarabocchiato alcune parole in mezza pagina di un quaderno di laboratorio disordinato,che alla fine segnarono la scoperta di un fenomeno fisicodel tutto nuovo: la frase buttata lì, “il mercurio è praticamente zero”, o, secondo una traduzione più letterale, “[argento] vivo è abbastanza noioso”.

Ma quello che Kamerlingh Onnes vide fu la prima prova della superconduttività, ovvero la capacità di alcune sostanze di condurre elettricità senza resistenza.

 

Cento anni dopo, superconduttività si è dimostrata sia preziosa ma, al tempo stesso, frustrante difficile da impiegare commercialmente. In campo scientifico, la teoria, che è emersa circa quattro decenni più tardi della sua scoperta, spiega come gli elettroni in coppia su materiali superconduttori riescano a fluire senza resistenza lungo il materiale. Questa teoria, chiamata BCS in onore dei suoi tre fondatori – John Bardeen, Leon Cooper e Robert Schrieffer – ha portato solamente ad intuizioni, dalla fisica delle stelle di neutroni alle forze fondamentali della natura.

Le applicazioni del mondo reale non hanno soddisfatto le aspettative. In un recente trattato, Pradeep Haldar e Pier Abetti sostengono che Kamerlingh Onnes pensasse la superconduttività utile per trasmettere elettricità senza perdere energia per dissipamento termico. Ma, fanno notare gli studiosi, per quanto le applicazioni più importanti sulla superconduttività hanno dimostrato la capacità di generare forti campi magnetici. Questa è una proprietà che è stata utilizzata per migliorare i dispositivi a risonanza magnetica e potenziare i magneti per curvare le traiettorie delle particelle negli acceleratori come il Large Hadron Collider.

Le reti elettriche a superconduttori non sono ancora una realtà, ma stanno cominciando ad essere impiegate. La Tres Amigas Superstation è un hub che collegherebbe negli Stati Uniti tre reti elettriche ed è progettata per utilizzare cavi superconduttori per il trasporto di grandi quantità di energia. Anche la Corea del Sud sarebbe intenzionata ad impiegare cavi a superconduttori per modernizzare la sua rete elettrica.

Questo primo secolo della scienza dei superconduttori è caratterizzato da una confusione intrinseca della sua stessa sperimentazione. Per esempio, il mercurio diventa un superconduttore quando la sua temperatura scende sotto 4,2 Kelvin (ovvero circa -267°C) e non sarebbe nemmeno il miglior materiale che Kamerlingh Onnes avrebbe potuto studiare, se avesse impiegato piombo o stagno avrebbe avuto un compito molto più facile, perché il piombo diventa superconduttore alla temperatura molto più alta di 7,2 K (ovvero circa -264°C) .

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