Un investigador de la Universidad de Tsukuba ha ofrecido una nueva explicación de cómo los superconductores expuestos a un campo magnético pueden recuperarse, sin pérdida de energía, a su estado anterior después de que se elimina el campo. Este trabajo puede conducir a una nueva teoríade superconductividad y un sistema de distribución eléctrica más ecológico.
Los superconductores son una clase de materiales con la asombrosa propiedad de poder conducir electricidad con resistencia cero. De hecho, una corriente eléctrica puede circular alrededor de un bucle de cable superconductor de forma indefinida. El problema es que estos materiales deben mantenerse muy fríos,e incluso así, un campo magnético fuerte puede hacer que un superconductor vuelva a la normalidad.
Una vez se asumió que la transición de superconductor a normal causada por un campo magnético no podría revertirse fácilmente, ya que la energía se disiparía mediante el proceso habitual de calentamiento Joule. Este mecanismo, por el cual la resistencia en cables normales se convierteenergía eléctrica en calor, es lo que nos permite usar una estufa eléctrica o un calentador de espacio.
"El calentamiento Joule generalmente se considera negativo, porque desperdicia energía e incluso puede hacer que los cables sobrecargados se fundan", explica el profesor Hiroyasu Koizumi de la División de Física de la Materia Condensada Cuántica, el Centro de Ciencias Computacionales de la Universidad de Tsukuba "., se sabe desde hace mucho tiempo a partir de experimentos que, si elimina el campo magnético, un superconductor portador de corriente puede, de hecho, volver a su estado anterior sin pérdida de energía ".
Ahora, el profesor Koizumi ha propuesto una nueva explicación para este fenómeno. En el estado superconductor, las elecciones se emparejan y se mueven en sincronía, pero la verdadera causa de este movimiento sincronizado es la presencia de la llamada "conexión Berry", caracterizada porel número cuántico topológico. Es un número entero y si no es cero, la corriente fluye. Por lo tanto, esta supercorriente se puede apagar abruptamente cambiando este número a cero sin calentamiento Joule.
El fundador de la teoría electromagnética moderna, James Clerk Maxwell, una vez postuló un modelo de vórtice molecular similar que imaginaba que el espacio se llenaba con la rotación de corrientes en círculos diminutos. Como todo giraba de la misma manera, le recordó a Maxwell las "ruedas inactivas,"que eran engranajes utilizados en máquinas para este propósito.
"Lo sorprendente es que un modelo de los primeros días del electromagnetismo, como las ruedas inactivas de Maxwell, puede ayudarnos a resolver las preguntas que surgen hoy", dice el profesor Koizumi. "Esta investigación puede ayudar a conducir a un futuro en el que se pueda entregar energíadesde centrales eléctricas hasta viviendas con perfecta eficiencia. "
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Materiales proporcionado por Universidad de Tsukuba . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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