Superconduttività: differenze tra le versioni
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[[File:Meissner effect p1390048.jpg|thumb|Un [[magnete]] che levita sopra un
L'utilità pratica dei superconduttori è per ora estremamente limitata: uno dei loro difetti più limitanti è l'avere una temperatura critica così bassa (sempre molto al di sotto dello zero a meno di non impiegare alcuni gas a pressioni elevatissime) da richiedere una complessità di costruzione del sistema di raffreddamento, un consumo di energia per mantenerlo in esercizio e quindi un costo e una inaffidabilità enormi. L'[[azoto liquido]], che bolle a {{convert|77|K|°C|abbr=on|0}}, è il fluido criogenico più diffuso ed economico, che aprirebbe la strada alla maggior parte delle applicazioni ipotizzate per i superconduttori. Di solito quindi è questa la temperatura che viene scelta come la linea di demarcazione tra
▲Il fenomeno della superconduttività non è purtroppo spiegabile mediante la [[fisica classica]], ma è necessario impiegare alcuni strumenti teorici della [[meccanica quantistica]].<ref>L'[[effetto Meissner-Ochsenfeld]], cioè il fatto che alcuni materiali espellono il [[campo magnetico]] presente al loro interno quando al diminuire della temperatura passano nello stato superconduttore, indica che la superconduttività non può essere spiegata come un perfetto conduttore della [[fisica classica]]. Un conduttore normale (per la [[legge di Faraday]]) espelle quasi completamente un campo magnetico se si aumenta improvvisamente il flusso concatenato, ma l'espulsione del campo magnetico da parte di un superconduttore può avvenire anche se il flusso concatenato non varia e cambia la temperatura passando il materiale dallo stato normale a quello superconduttore. </ref>
▲L'utilità pratica dei superconduttori è per ora estremamente limitata: uno dei loro difetti più limitanti è l'avere una temperatura critica così bassa (sempre molto al di sotto dello zero a meno di non impiegare alcuni gas a pressioni elevatissime) da richiedere una complessità di costruzione del sistema di raffreddamento, un consumo di energia per mantenerlo in esercizio e quindi un costo e una inaffidabilità enormi. L'[[azoto liquido]], che bolle a {{convert|77|K|°C|abbr=on|0}}, è il fluido criogenico più diffuso ed economico, che aprirebbe la strada alla maggior parte delle applicazioni ipotizzate per i superconduttori. Di solito quindi è questa la temperatura che viene scelta come la linea di demarcazione tra '''[[superconduttori ad alta temperatura]]''' (chiamati HTS, "HIgh temperature superconductors") e a bassa temperatura (LTS, "Low temperature superconductors"), meno impiegabili.
|autore2= K. A. Müller
|titolo= Possible high T<sub>c</sub> superconductivity in the Ba−La−Cu−O system
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Di solito, per giustificare il costo e la complessità tecnologica di un circuito di raffreddamento per potere impiegare un superconduttore a bassa temperatura, è necessaria un'applicazione altamente tecnologica.
L'esempio principale di applicazione, già realizzata e non solo futuribile, è in effetti costituita dagli elettromagneti
== Storia ==
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Negli anni successivi la superconduttività fu osservata in molti altri materiali, quasi tutti [[metalli di transizione]]. Nel 1913 fu trovato che anche il [[piombo]] era superconduttore a 7 K.
Kamerlingh Onnes vide subito un'applicazione concreta rivoluzionaria: quella di magneti estremamente più potenti dei magneti convenzionali. Cerco di subito creare un magnete da 10 T (un obbiettivo ancora attuale), utilizzando un superconduttore basato sul piombo, ma riuscì a fare campi a malapena da 60 mT (qualche millesimo
Il primo fu il [[:en:Niobium_nitride|nitruro di
Grandi sforzi vennero fatti negli anni successivi per trovare le spiegazioni fisiche della superconduttività; un passo importante avvenne quando [[Walther Meissner|Meissner]] e Ochsenfeld scoprirono l'effetto di espulsione del campo magnetico da parte dei superconduttori, fenomeno che viene chiamato in loro onore "[[effetto Meissner]]"<ref name=meissner1>{{Cita pubblicazione| volume = 21| numero = 44| pp = 787–788| cognome = Meissner| nome = W.| coautori = R. Ochsenfeld
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|bibcode = 1950PhRv...78..487R }}</ref> (scoperto contemporaneamente dai team di ricerca di Maxwell e Reynold). Questo importante risultato sperimentale mise in luce per la prima volta l'importanza della interazione [[fonone]]-[[elettrone]] per spiegare il meccanismo microscopico della superconduttività.
Nel 1955 viene
Nel frattempo, durante gli anni 1950, lo sviluppo della teoria [[fisica della materia condensata]] riesce a spiegare il comportamento dei superconduttori ''convenzionali'', attraverso due approcci diversi. Prima nel 1950, con la [[teoria di Ginzburg-Landau]]<ref>{{cita pubblicazione
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|volume = 36 |p = 1364
}}</ref><ref>{{cita pubblicazione
|autore =M. Combescot; W.V. Pogosov and O. Betbeder-Matibet|titolo=BCS ansatz for superconductivity in the light of the Bogoliubov approach and the Richardson–Gaudin exact wave function|rivista=Physica C: Superconductivity|anno=2013|volume=485|pp=47–57|doi=10.1016/j.physc.2012.10.011|arxiv=1111.4781|bibcode = 2013PhyC..485...47C }}</ref>. La generalizzazione della teoria BCS per i superconduttori convenzionale forma la base per la comprensione della superfluidità,
Nel 1961 Doll e Nabauer<ref> R. Doll and M. Nabauer, Phys. Rev. Lett. 1961,
'''7''' 51</ref> verificarono la [[Quantizzazione del flusso|quantizzazione del flusso magnetico]], che era stata prevista nel 1948 da F. London<ref name=Lon> F. London, ''Superfluids'' John Wiley and Sons, New York, 1950</ref>, seppur con un valore due volte maggiore (considerava singoli elettroni e non le coppie di Cooper).
Nel 1962 [[Brian Josephson|B. Josephson]] previde<ref>B. Josephson, ''Possible new effects in superconductive tunnelling'', Physics Letters, '''1''' pp. 251–253.[https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0031916362913690 "Possible new effects in superconductive tunnelling"]</ref> che una supercorrente poteva scorrere tra due superconduttori separati da un sottile isolante. Questo fenomeno attualmente è chiamato [[effetto Josephson]]. Questa scoperta assieme alla quantizzazione del flusso magnetico permisero nel 1964 di realizzare i primi
Nel 1973
Nel 1986 [[Karl Alexander Müller|K. A. Müller]] e [[Johannes Georg Bednorz|J. G. Bednorz]] scoprirono che una ceramica di [[bario]], [[lantanio]], [[rame]] e [[ossigeno]] diventa superconduttrice alla temperatura di circa {{convert|35|K|°C|abbr=on|0}}, temperatura significativamente maggiore dei {{convert|23|K|°C|abbr=on|0}} della migliore lega superconduttrice allora nota. Anche Müller e Bednorz ricevettero il premio Nobel per la fisica nel 1987.
Sono poi state scoperte ceramiche, sempre a base di rame e ossigeno, tali da permettere di usare l'[[azoto]] liquido (alla temperatura di {{convert|77|K|°C|abbr=on|0}}) come refrigerante, molto più economico ed efficiente dell'[[elio]]. Queste scoperte e i modelli teorici hanno suggerito ai ricercatori la possibilità dell'esistenza di superconduttori a temperatura ambiente, che da allora attirano molti investimenti economici nei laboratori di ricerca avanzati di tutto il mondo.
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