Il fenomeno della superconduttività

1. Come si presenta uno stato superconduttore

di Daniele Di Gioacchino

 

La Superconduttività è uno stato della materia con eccezionali proprietà elettriche e magnetiche. Evidenzia un comportamento della fisica quantistica icona_esperto nei solidi. E’ uno dei rarissimi effetti quantistici macroscopici. Fu scoperto da Onnes nel 1911 (Nobel 1913) quando osservò questo nuovo stato attraverso l’anullamento della resistenza elettrica del mercurio alla temperatura di -269.1ºC (scala dei gradi centigradi) o 4.1ºK (scala gradi Kelvin).

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Fig.1 Misura storica della resistenza elettrica del mercurio

in funzione della temperatura, effettuata da Onnes.

E’ mostrata la transizione dallo stato normale a quello superconduttore

 

 

 

La superconduttività è un fenomeno che accade a bassa temperatura. Quando una sostanza viene raffreddata sotto una temperatura denominata critica (Tc) si evidenzia questo stato. L’elettricità fluisce nel materiale senza resistenza icona_glossario , in altre parole si può trasportare una “supercorrente” elettrica a qualsiasi distanza senza perdite. Se la supercorrente scorre in un filo chiuso su se stesso, fluirà per sempre. Esiste un valore massimo della supercorrente, chiamata corrente critica (Ic), che limiterà il valore di supercorrente trasportabile. Sopra tale valore la materia torna nello stato di conducibilità elettrica normale. La fase superconduttiva è caratterizzata da un secondo effetto sempre concomitante con il precedente, è quello dell’espulsione del campo magnetico dal suo interno (effetto Meissner 1933).

 

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Fig.2 Levitazione magnetica di un magnetino (0.1 Tesla) su alcuni campioni di YBCO alla temperatura dell’azoto liquido (77K).

La foto evidenzia l’espulsione del campo magnetico dal materiale superconduttore ceramico ad alta temperatura critica (effetto Meissner).

Foto LNF-INFN (laboratorio LAMPS)

 

Esiste un valore critico del campo magnetico (Bc) sopra il quale il materiale non riesce più ad espellere il campo magnetico e torna in uno stato normale. Quindi anche il valore del campo magnetico prodotto da un magnete supercorduttore avrà un valore massimo.