Heike Camerling-Onnes y el descubrimiento de la superconductividad

En 1911, el físico y químico holandés Heike Kamerling-Onnes, estudiando en un laboratorio a baja temperatura en Leiden, un cambio en la resistencia de los metales a bajas temperaturas cercanas al cero absoluto, descubrió que la resistencia de una columna sólida de mercurio en el punto de ebullición del helio líquido, es decir, a una temperatura de 4 , 12 K, es prácticamente igual a cero. El cambio en la resistencia de una cantidad medible a cero ocurre casi abruptamente en el rango de temperatura que no excede 0.02 K. Este estado de mercurio se llamó superconductividad.

Se descubrió que, como el mercurio, solo unos pocos de los siguientes metales poseen la misma propiedad de superconductividad: galio, torio, titanio, talio, indio, estaño, tantalio, plomo y niobio. Los límites de temperatura por debajo de los cuales estos metales se convierten en superconductores son diferentes para diferentes metales.

La resistencia residual de los metales en el estado de superconductividad es muy difícil de medir, ya que para todas las corrientes la diferencia de potencial en los extremos del superconductor es demasiado pequeña para ser medida con suficiente precisión. Numerosos experimentos con otros metales a temperaturas cercanas al cero absoluto dieron resultados completamente negativos: otros metales no pudieron ser llevados a un estado de superconductividad.

Los superconductores que están por debajo de la temperatura límite pierden su superconductividad en dos casos: si la densidad de corriente en el conductor alcanza un cierto valor máximo, y si el conductor ingresa a un campo magnético, cuyo voltaje también excede un cierto valor límite. En ambos casos, cuando se estudia la superconductividad, se libera una gran cantidad de calor en el conductor, el helio hierve y el conductor se derrite.

Camerling Onnes sugirió que ambos fenómenos están estrechamente relacionados. Si colocamos otro conductor con una corriente paralela al superconductor para que su campo magnético destruya el campo magnético de la corriente en el superconductor, entonces la intensidad de la corriente en este último puede exceder el límite en el que la superconductividad desaparece en condiciones normales y, sin embargo, se preserva la superconductividad.

Por lo tanto, se decidió que la causa de la desaparición de la superconductividad en ambos casos es un campo magnético con un voltaje de cierto valor límite. En el primer caso, el campo magnético es creado por la corriente misma; en el segundo, actúa un campo externo externo.

Laboratorio Heike Camerling Onnes:

En 1914, Kamerlingh Onnes descubrió que en superconductores cerrados, por ejemplo, en una bobina plana de cable con extremos soldados, es posible la existencia prolongada de una corriente eléctrica sin fuerza electromotriz. La bobina se colocó entre los polos de un electroimán fuerte para que los planos de sus giros fueran perpendiculares a la dirección del campo.

Después de cerrar la corriente en el electroimán, el cable conductor se enfrió en helio hirviendo y se llevó a un estado de superconductividad. Después de eso, se abrió la corriente en el electroimán y se retiró el electroimán. Debido a la desaparición del campo magnético, de acuerdo con la ley de inducción de corrientes, se induce instantáneamente una corriente en la bobina del cable conductor, pero esta corriente no se detiene, como generalmente se observa cuando el campo magnético cambia, pero continúa existiendo, revelando su existencia por un campo magnético fuerte, en particular, la acción sobre la flecha magnética, no se detuvo durante muchas horas e incluso varios días.

Cuando la bobina de alambre de plomo se reemplazó por una bola de plomo, cuando la bola se llevó a un estado de superconductividad, también fue posible crear una corriente ligeramente amortiguada a través de la acción de inducción de un campo magnético externo. Resultó que las líneas actuales en esta pelota están invariablemente conectadas con ella y conservan su ubicación con respecto a la pelota. El campo magnético de la pelota está conectado con ella, como un campo magnético de un imán permanente.

En 1913, Heike Kamerling-Onnes recibió el Premio Nobel de Física "por sus estudios de las propiedades de la materia a bajas temperaturas, lo que condujo a la producción de helio líquido".