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Descubrimiento de extrañas ondas magnéticas fluctuantes

Publicado por: Pedro Donaire on : viernes, 26 de febrero de 2010 0 comments
Pedro Donaire
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Ref. SOTT.net-

A nivel cuántico, existe una relación difícil entre las fuerzas magnética y la superconductividad. Los materiales superconductores repelen un campo magnético, de modo que para crear una corriente superconductora, las fuerzas magnéticas deben ser lo suficientemente fuerte como para superar la repulsión natural y penetrar en el cuerpo del superconductor. Pero hay un límite: Si se aplica demasiada fuerza magnética la capacidad del superconductor se destruye.

Esta relación es bastante conocida. Pero el por qué esto es así sigue siendo un misterio. Ahora, los físicos de la Universidad de Brown han documentado por primera vez un fenómeno cuántico, que se produce en los electrones sometidos al magnetismo de un material superconductor. En un artículo publicado en Physical Review Letters, Vesna Mitrovic, junto con otros investigadores de la Brown en Francia, informan de que en determinadas condiciones, los electrones de un material superconductor forma extrañas y fluctuantes ondas magnéticas. Si se Aplica un poco más de fuerza magnética las fluctuaciones cesan: Los imanes electrónicos forman unos patrones de ondas que se repiten, impulsados por la superconductividad.

El descubrimiento podría ayudar a los científicos a comprender mejor la relación entre el magnetismo y la superconductividad a nivel cuántico. La idea también puede ayudar a avanzar en la investigación de los imanes superconductores que se utilizan en la resonancia magnética (MRI) y en una serie de otras aplicaciones. "Si no se entiende lo que está sucede a nivel cuántico, ¿cómo se puede diseñar un imán más potente?" preguntó Mitrovic, profesor adjunto de física.

Cuando un campo magnético se aplica a un material superconductor, los vórtices emergentes se miden en nanómetros (1 mil millonésima de un metro). Estos vórtices, como super-tornados en miniatura, son áreas donde el campo magnético tiene dominado el campo superconductor, básicamente, lo suprime. Al aumentar el campo magnético aparecen más vórtices. Llega un momento que, los vórtices están tan extendidos que el material pierde su toda su capacidad superconductora.

A un nivel aún más básico, el conjunto de electrones llamado par de Cooper (nombre que le dio el físico Leon Cooper, que compartió el Premio Nobel por el descubrimiento) conforma la superconductividad. Pero los científicos creen que, también hay otros electrones que están magnéticamente orientados y giran sobre sus propios ejes; estos electrones están inclinados en distintos ángulos sobre su eje imaginario y se mueven en un patrón repetitivo y lineal, que se asemeja a las ondas, observaron Mitrovic y sus colegas.

"La mayoría de estas ondas es probable que aparezcan debido a la superconductividad, pero la causa real aún está sin resolver", señaló Mitrovic.

Añadiendo al misterio, Mitrovic y sus colegas investigadores, incluyendo los estudiantes de posgrado de Brown, Georgios Koutroulakis y el postdoctorado Michael Stewart, vieron que las ondas fluctuaban en determinadas condiciones. Después de casi tres años de experimentos en Brown y en el laboratorio nacional de campos magnéticos en Grenoble, Francia, el equipo de Mitrovic fue capaz de producir estas extrañas ondas constantemente cuando se probaba un material superconductor (cerio-cobalto-indium5 [CeCoIn5]), a temperaturas cercanas al cero absoluto y en torno a 10 Tesla de fuerza magnética.

Las ondas aparecían deslizantes, dijo Mitrovic. "Como si alguien estuviese tirando de la onda", agregó. Mitrovic y sus colegas también observaron que, cuando más energía magnética se añadía, las fluctuaciones desaparecían y las ondas reanudaban sus reiterativos patrones lineales.

Se pretende comprender la causa de estas fluctuaciones y si surgen en otros materiales superconductores.

La investigación fue financiada por la Fundación Nacional de Ciencia y subvencionada por la Comunidad Europea, así como por la Fundación Alfred P. Sloan.
.26/02/2010.
Foto: de Lauren Brennan / Brown University



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