La fisica delle basse temperature certamente rappresenta una delle più importanti e stimolanti aree delle Scienze Fisiche.I nuovi superconduttori, raffreddati con l’azoto liquido, permettono alla corrente elettrica di scorrere senza attrito e impediscono al campo magnetico di entrare nel loro volume, aprendo la strada a nuove tecnologie e contribuendo al risparmio energetico.
Un materiale superconduttore, opportunamente raffreddato al di sotto di una data temperatura, detta temperatura critica, è caratterizzato dalla superconduzione che consiste nella totale perdita di resistenza offerta da lconduttore al passaggio di unacorrente elettrica.
La scoperta della superconduttività è dovuta a H. K. Onnes (1911), il quale osservò la perdita totale di resistenza elettrica nel mercurio raffreddato alla bassissima temperatura di 4.2 K.
Un superconduttore può trasportare grandi quantità di corrente elettrica senza dissipare energia sotto forma di calore e una corrente elettrica immessa in un anello superconduttore può circolare per moltiannisenzaalcunamisurabiledissipazione.
Il grande interesse della fisica delle basse temperature risiede nella circostanza che intriganti stati della materia sono governati da energie di correlazione particolarmente flebili. Ciò implica che per poter fare ‘emergere’ tali stati è necessario sopprimere il sottofondo di rumore e incoerenza in cui è immerso il sistema, ciò che si ottiene raffreddando.
Si scoprono così drastici cambiamenti delle proprietà della materia, transizioni di fase, che avvengono appunto a temperature dette di transizione o temperaturecritiche.
È il caso della superfluidità nell’elio che si manifesta a circa -271°C e la superconduttività che è presente in moltissimi materiali (elementi, leghe, etc.) che diventano appunto superconduttori a basse temperature.
La facilità di raffreddare i nuovi superconduttori ha reso accessibili le applicazioni elettriche e magnetichedipotenza,comeleapplicazionielettroniche.L'applicazione che più attira le industrie è la possibilità di trasportare tramite cavi superconduttori energia elettrica ad altissima intensità di corrente (sino a 10 mila Ampere, 100 milioni di Watt di potenza).
Dato il necessario raffreddamento con azoto liquido, i cavi superconduttori hanno un costo molto più elevato dei convenzionali cavi di rame; in compenso non si ha dissipazione di energia elettrica sottoformadicalore. Tale applicazione potrà avere in futuro un positivo impatto sul problema del risparmio energetico.
Con i materiali superconduttori si possono realizzare dispositivi per la microelettronica. Ad esempio gli SQUID (dispositivi superconduttori ad interferenza quantistica) sono in grado di misurare campi magnetici debolissimi, sino a milionesimi del campo magnetico terrestre.
Vengono quindi utilizzati per realizzare magnetometri ultraprecisi per la medicina usati per la mappatura dei campi magnetici generati dai debolissimi segnali prodotti dal cervello.
I superconduttori ci aiutano non solo a vedere dentro noi stessi, ma a capire le origine dell'universo e la struttura più intima della materia aprendo nuovi insperati territori di conoscenza.
