Nueva dimensión de la superconductividad de alta temperatura

   MADRID, 6 Nov. (EUROPA PRESS) -

   Científicos han dado con una sorprendente disposición en 3-D de electrones de un material que estrechamente vinculado a un fenómeno misterioso conocido como superconductividad de alta temperatura.

   En experimentos en el 'SLAC National Accelerator Laboratory' se combinaron con este fin potentes pulsos magnéticos con algunos de los rayos X más brillantes del planeta.

   Este giro inesperado, que se publica en 'Science', marca un hito importante en el camino de 30 años para comprender mejor cómo materiales conocidos como superconductores de alta temperatura llevan la electricidad sin resistencia a temperaturas de cientos de grados Fahrenheit por encima de los superconductores metálicos convencionales.

   El estudio también resuelve una aparente falta de coincidencia en los datos de experimentos anteriores y traza un nuevo curso para mapear totalmente el comportamiento de los electrones en estos materiales exóticos en diferentes condiciones. Los investigadores tienen el objetivo final de ayudar al diseño y desarrollo de nuevos superconductores que funcionen a temperaturas más cálidas.

   "Esto fue totalmente inesperado y también muy emocionante. Este experimento ha identificado un nuevo ingrediente a considerar en este campo de estudio. Nadie había visto esta imagen en 3-D antes", destaca Jun-Sik Lee, científico del SLAC y uno de los líderes del experimento llevado a cabo con el láser de rayos X 'SLAC Linac Coherent Light Source' (LCLS). "Éste es un paso importante en la comprensión de la física de los superconductores de alta temperatura", agrega.

   El sueño es llevar la temperatura de funcionamiento de los superconductores a temperatura ambiente, añade, lo que podría generar avances en las tecnologías de computación, electrónica y la red eléctrica. Ya hay muchos usos para la tecnología superconducción estándar, desde máquinas de resonancia magnética que diagnostican tumores cerebrales, el colisionador de partículas del CERN que permitió el descubrimiento ganador del Premio Nobel del bosón de Higgs y detectores ultrasensibles para la caza de la materia oscura, el constituyente invisible que se cree que forma la mayor parte de la masa del universo.

   El efecto 3-D que los científicos observaron en el experimento LCLS, que sucedió en un material superconductor conocido como YBCO (óxido de itrio, bario y cobre), es un tipo recién descubierto de 'onda de densidad de carga'. Esta onda no tiene el movimiento de oscilación de una onda de luz o una onda de sonido; sino que describe una disposición estática ordenada de grupos de electrones en un material superconductor. Su convivencia con la superconductividad es desconcertante para los investigadores, ya que parece estar en conflicto con los pares de electrones que se mueven libremente que definen la superconductividad.

   La versión 2-D de esta onda fue visto por primera vez en 2012 y ha sido ampliamente estudiado. El experimento de LCLS reveló una versión en 3-D que parece más fuerte que la forma 2-D y está estrechamente vinculada tanto al comportamiento 2-D como a la superconductividad del material.

   El experimento llevó varios años de fabricación y requirió la experiencia internacional para preparar las muestras especializadas y construir un poderoso imán que produjera pulsos magnéticos comprimidos a milésimas de segundo. Cada pulso era entre 10 y 20 veces más fuerte que los de los imanes en una máquina de resonancia magnética médica típica.

UNA MEZCLA DE GRAN ALCANCE DE MAGNETISMO Y LUZ

   Esos pulsos magnéticos cortos pero intensos suprimieron la superconductividad de las muestras de YBCO y proporcionaron una visión más clara de los efectos de la onda de densidad de carga. Fueron seguidos inmediatamente a intervalos precisamente cronometrados mediante pulsos del láser de rayos X 'Ultrabright LCLS', lo que permitió a los científicos medir los efectos de la onda.

   "Este experimento es una forma completamente nueva de utilizar LCLS que abre la puerta a una nueva clase de experimentos futuros", destaca Mike Dunne, director del LCLS. "He estado entusiasmado con este experimento durante mucho tiempo", añade Steven Kivelson, profesor de física de la Universidad de Stanford, Estados Unidos, que contribuyó al estudio y ha investigado los superconductores de alta temperatura desde 1987.

   Kivelson cree el experimento establece límites muy claros sobre la temperatura y la fuerza del campo magnético en el que emerge el efecto 3-D recién observado. "No hay nada vago sobre esto -destaca--. Ahora se puede hacer una declaración definitiva: en este material existe una nueva fase".

   El experimento también añade peso a la evidencia creciente de que las ondas de densidad de carga y la superconductividad "se pueden considerar como dos caras de la misma moneda", agrega. Pero también también está claro que YBCO es increíblemente complejo y se requiere un mapa más completo de todas sus propiedades para llegar a alguna conclusión sobre qué importa más en su superconductividad, dicen Simon Gerber, de SIMES, y Hoyoung Jang, de SSRL, autores principales del estudio.