Un equipo de físicos ha logrado medir ruidos eléctricos débiles en cristales de cupratos para vincular la esquiva pseudorrenura con la formación de pares de electrones a temperaturas cercanas al cero absoluto.
Ruido eléctrico en cristales de BSCCO
Los superconductores transportan electricidad sin resistencia, pero la gran mayoría funciona únicamente a pocos grados por encima del cero absoluto. A finales de la década de 1980, los materiales de cobre conocidos como cupratos demostraron superconductividad a temperaturas más elevadas que se pueden alcanzar con nitrógeno líquido asequible.
Sin embargo, tras casi 40 años, la comunidad científica sigue sin ponerse de acuerdo sobre las causas exactas de este fenómeno.
Investigadores dirigidos por Milan Allan de la Universidad Ludwig Maximilian de Múnich y Ingmar Swart de la Universidad de Utrecht en los Países Bajos estudiaron cristales del cuprato BSCCO, según Arstechnica. Utilizando un microscopio de efecto túnel, los científicos midieron el llamado ruido de disparo, que consiste en fluctuaciones de corriente débiles originadas por la llegada de cargas eléctricas individuales.
Medición de la pseudorrenura
El núcleo del misterio en los cupratos reside en la pseudorrenura, un estado anómalo donde las mediciones muestran una escasez de electrones en determinados niveles de energía. La pseudorrenura es un fenómeno de resistencia de electrones faltantes
, explicó Milan Allan. Por encima de la temperatura crítica de superconductividad, varios electrones parecen desaparecer de los niveles energéticos esperados.
Durante décadas, los físicos han debatido entre dos explicaciones principales sobre la desaparición de estos electrones. Una hipótesis sugiere que las partículas se estancan y congelan formando patrones estructurados, como ondas de densidad de carga. La segunda teoría vincula directamente la anomalía con la superconductividad.
Otra gente piensa que faltan porque forman pares
, indicó Milan Allan en referencia a los pares de Cooper, los cuales transportan corriente dentro de un superconductor. El equipo constató que el ruido adicional comienza a incrementarse precisamente al nivel energético de la pseudorrenura local, y el mismo patrón se repitió en muestras con distintas composiciones químicas.
Pruebas con campos magnéticos de seis tesla
Para comprobar la validez de los resultados, los cristales se sometieron a un campo magnético de hasta seis tesla. Dicho campo suprime la formación de pares mientras preserva en gran medida el patrón general de la escasez de electrones.
Al intensificar el campo magnético, el nivel de ruido descendió hasta valores propios de electrones individuales. Los datos señalan que los pares de electrones en los cupratos logran formarse antes de que surja la coherencia de fase, la etapa en la cual los pares se desplazan de manera coordinada para convertir el material en un superconductor operativo.
La experimentación también contó con el análisis de datos obtenidos en altos campos magnéticos por medio de la investigadora principal del estudio, la doctora Caitlin Duffy, investigadora postdoctoral en el Centro Nacional para la Investigación Científica de Francia y exestudiante de doctorado del profesor Hussey.
Aplicando ciertos procedimientos analíticos sobre las mediciones, el equipo identificó que la fuente principal de resistencia en estos materiales proviene de la dispersión de los espines fluctuantes.
El profesor Nigel Hussey, catedrático de Física en la Universidad de Bristol y coautor principal del estudio, señaló: La superconductividad es un fenómeno notable, casi mágico, que ha fascinado durante mucho tiempo a físicos famosos y ha dado lugar a diversos avances reconocidos con premios Nobel a lo largo de las décadas
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