Fabricacin de una pastilla superconductora para la observacin del efecto MeissnerHernando Magallanes GonzlezUniversidad Nacional Autnoma de Mxico, Ciudad Universitaria, Facultad de Ciencias, Laboratorio de Fsica Contemporanea II, Distrito Federal, Mxico, Octubre 2011.

ResumenSe fabricaron dos pastillas supercoductoras de Y 1 Ba2 Cu3 O7 de 1 gr cada una para observar el efecto Meissner en ellas. Los reactivos utilizados fueron Y 2 O3 , Ba CO3 y CuO con cuatro periodos de mezclado y calentamiento. El material resultante es una cermica superconductora. Las pastillas obtenidas se sumergieron en nitrgeno lquido y fu posible observar el efecto Meissner, este consiste en la levitacin de un imn debido a la repulsin de las lneas de campo magntico que el imn induce a la pastilla.

1. Introduccin1.1. Conductividad Elctrica La conduccin elctrica es el movimiento de partculas elctricamente cargadas a travs de un medio (conductor elctrico). El movimiento de las cargas constituye una corriente elctrica. El transporte de las cargas puede ser a consecuencia de la existencia de un campo elctrico, o debido a un gradiente de concentracin en la densidad de carga. Los parmetros fsicos que gobiernan este transporte dependen del material en el que se produzca. La conductividad est descrita por la Ley de Ohm, que establece que la corriente es proporcional al campo elctrico E aplicado. Se calcula la conductividad para caracterizar la facilidad con la que aparece en un material j una densidad de corriente , definida como: j=E

D q siendo la constante de difusin, la carga n elctrica elemental y la densidad de electrones. Los portadores se mueven en la direccin de decrecimiento de la concentracin, de manera que para los electrones una corriente positiva es resultado de una gradiente de densidad positivo.

Ya sea o la cantidad con la que se quiere caracterizar el material se encuentra que estas dependen de la temperatura. La funcin que describe la relacin de estas cantidades es diferente para cada regin limitada por las diferentes fases termodinmicas. 1.2. Superconductividad Se denomina superconductividad a la capacidad para conducir corriente elctrica sin resistencia ni prdida de energa. La resistividad elctrica de un conductor disminuye gradualmente a medida que la temperatura se reduce. Sin embargo, en los conductores ordinarios, como el cobre y la plata, las impurezas y otros defectos producen un valor lmite. Incluso cerca de cero absoluto una muestra de cobre muestra una resistencia no nula. La resistencia de un superconductor, en cambio, desciende bruscamente a cero cuando el material se enfra por debajo de su temperatura crtica. 1.2.1. Desarrollo Histrico En la siguiente tabla 1 se enlistan los acontecimientos mas

(1)

o por su recproco la resistividad E j=

: (2)

La conduccin en dispositivos semiconductores puede darse debido a una combinacin de campo elctrico y de difusin. La densidad de corriente es entonces Dq j=E + n

(3)

1

importantes en la historia de los superconductores, as como a los personajes que los hicieron posibles.

profundidad de penetracin de London como se muestra en la figura 1, el campo magntico no est completamente cancelado. Cada material superconductor tiene su propia profundidad de penetracin caractersticas.

Resistencia cero del mercurio a 4.2 K Descubrimiento del efecto de expulsin del campo magntico 1933 K. W. Meissner en los superconductores (efecto Meissner) Teora que relaciona al F. London y H. superconductor y el campo 1935 London magntico 1935 L. V. Shubnikov Superconductores Tipo II V. L. Ginzburg y L. Teora general de la 1950 superconductividad (GL) D. Landau J. Bardeen, L. N. Teora microscpica de la superconductividad (BCS). Gap 1957 Cooper y J. R. de Energa Schrieffer Lneas de flujo y 1957 A. A. Abrikosov superconductores Tipo II. Vrtices Confirmacin experimental de la teora BCS: Gap en la densidad 1959 I. Giaever de estados electrnicos Superconductores duros. Hilos de Nb3Sn a 4.2 K llevan 1960 J. E. Kunzler 100 kA/cm en un campo de 8 T L. P. Gorkov y N. Formulacin rigurosa de la teora 1960 N. Bogoliubov BCS Tunel de pares a voltaje cero. 1962 B. D. Josephson Efecto Josephson J. G.Berdnoz y K. Superconductores de alta 1986 temperatura crtica A.Muller 1911 H. K. OnnesTabla 1 Hitos en la historia de los superconductores.

Figura 1 a) Sin campo y T>Tc. b) Con campo y TTc. e) Con campo y T