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CONDMATH — Resultado resumido

Project ID: 202859
Financiado con arreglo a: FP7-IDEAS-ERC
País: Dinamarca

Comportamiento de superconductores en campos magnéticos intensos

Actualmente, el modelo matemático de la superconductividad sigue en proceso de desarrollo y ensayo. Someter los materiales superconductores a distintas intensidades de campo magnético es una herramienta de gran valor en las aplicaciones industriales y de investigación.
Comportamiento de superconductores en campos magnéticos intensos
El proyecto CONDMATH (Mathematical problems in superconductivity and Bose-Einstein condensation), financiado con fondos europeos, ha estudiado el conocimiento matemático de los fenómenos de la física cuántica moderna, prestando atención especial a la superconductividad, la cual suele describirse adecuadamente como un modelo no lineal propuesto por Ginzburg y Landau. La cuestión que continúa vigente es el comportamiento de los materiales superconductores cuando estos se someten a campos magnéticos intensos.

Los ensayos realizados anteriormente demostraron que los superconductores tipo II permanecen en estado de superconducción global cuando se someten a campos magnéticos débiles. En niveles críticos de intensidad del campo magnético externo, HC1, la superconductividad se rompe en ciertas singularidades puntuales denominadas vórtices. Cuando la intensidad del campo magnético aumenta a un segundo valor crítico, HC2, la superconductividad queda completamente destruida en el interior y se mantiene únicamente en una estrecha región limítrofe. El tercer y último campo crítico, HC3, detiene la superconductividad por completo.

El proyecto CONDMATH ha permitido comprender correctamente las condiciones imperantes en las intensidades de campo que aparecen en valores inferiores a HC2 y que llegan hasta HC3, lo que a su vez ha clarificado, desde una perspectiva matemática, los fenómenos físicos descritos por primera vez en la década de los años cincuenta.

El equipo investigador se propuso someter una muestra con forma esférica a un campo magnético constante que estuviese orientado de «sur» a «norte» en el objeto. Los miembros del proyecto CONDMATH comenzaron aplicando campos magnéticos muy fuertes cuya intensidad fueron reduciendo, lo que les permitió calcular un valor preciso de HC3 en el que la superconductividad aparecía en una región estrecha cercana al «ecuador» de la esfera.

Al continuar reduciendo la intensidad del campo magnético, la superconductividad permanece localizada en la frontera de la muestra, aunque en una región que progresivamente se acerca a uno de los «trópicos» de la esfera. Para una intensidad específica del campo magnético, los investigadores del proyecto lograron predecir el tamaño de dicha región tropical.

El segundo campo crítico, HC2, es donde, por un lado, la región «tropical» alcanza los «polos» de la esfera y, por el otro, la superconductividad comienza a acumularse en el interior de esta. En el caso de campos magnéticos con intensidades inferiores a HC2, la superconductividad tendrá una debilidad interior uniforme que aumentará lentamente a medida que se reduzca el campo.

Una vez se alcanza el rango de temperatura necesario, los superconductores permiten incrementar la eficiencia de cualquier instrumento que utilice electricidad o magnetismo. Cada cinco años se duplica el valor económico de las aplicaciones en electrónica, suministro energético, creación de imágenes médicas y transporte, entre otros campos. Las mejoras en la teoría de la superconductividad son importantes para cada aplicación nueva.

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Palabras clave

Superconductividad, semiconductor tipo II, modelo no lineal, campo magnético, modelo de Ginzburg-Landau
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