Treni sospesi in aria e computer più veloci in grado di memorizzare più dati solo alcuni dei vantaggi promessi dai superconduttori, materiali che offrono poca o nessuna resistenza all’elettricità.
Probabilmente sei abituato all’idea che i conduttori (come i metalli) trasportino bene l’elettricità, mentre gli isolanti (come la plastica) la lasciano a malapena attraversarli. Ma quanto ne sai sui superconduttori che eliminano quasi completamente la resistenza quando li raffreddi a temperature molto basse?
Vengono chiamati materiali superconduttori a causa della loro “super” capacità di “condurre”, ma non è l’unica cosa speciale che possono fare. Dopo la straordinaria scoperta di Onnes, ci vollero altri 20 anni circa prima che due fisici tedeschi, Karl Meissner e Robert Ochsenfeld, scoprissero che i superconduttori hanno un altro incredibile asso nella manica.
Un superconduttore è diamagnetico: si rifiuta di far penetrare il magnetismo al suo interno. Come funziona? Metti un superconduttore in un campo magnetico e farai scorrere correnti elettriche attraverso la sua superficie. Queste correnti creano un campo magnetico che annulla esattamente il campo originale cercando di entrare nel superconduttore e respingendo il campo magnetico esterno. Questo è noto come effetto Meissner e spiega come far levitare (fluttuare) un superconduttore in un campo magnetico.
Non tutti i materiali possono essere superconduttivi. Oltre al mercurio, il superconduttore originale, ci sono circa 25 altri elementi (per lo più metalli, semimetalli o semiconduttori), sebbene sia stato scoperto anche in migliaia di composti e leghe.
Ogni materiale diverso diventa un superconduttore a una temperatura leggermente diversa (nota come temperatura critica o Tc). Il problema con la maggior parte di questi materiali è che superconducono solo entro pochi gradi dallo zero assoluto (la temperatura più bassa teoricamente possibile: –273,15° C, –459,67° F o 0K).
Possono essere utilizzati per distribuire energia?
L’idea di una centrale elettrica che porti elettricità a casa tua attraverso cavi superconduttori sembra geniale: risparmierebbe enormi quantità di energia sprecata. Ma se dovessi raffreddare gran parte dell’impianto e tutti i cavi di trasmissione allo zero assoluto, probabilmente sprecheresti molta più energia per farlo di quanta riusciresti a risparmiarne. Questo è in gran parte il motivo per cui i superconduttori devono ancora avere un grande impatto sul mondo, nonostante siano stati scoperti quasi un secolo fa.
I superconduttori stanno iniziando a cambiare le cose in meglio, anche se molto lentamente. Non sorprende che i superconduttori a bassa temperatura (LTS) siano attualmente utilizzati molto più dei superconduttori ad alta temperatura (HTS), semplicemente perché sono in circolazione da più tempo, sono meglio compresi e (per vari motivi) di solito sono più facili da utilizzare uso pratico. In futuro, tuttavia, quando gli scienziati scopriranno come ottenere la superconduttività a temperature più elevate, in una gamma più ampia di materiali, è probabile che l’HTS diventi una tecnologia sempre più redditizia.