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Titolo: Superconduttori

Posto quì per la prima volta quindi non sò se l'argomento sia già
stato dibattuto.
Comunque sarei felice se qualcuno potesse spiegarmi 'a grandi linee'
qual'è il fenomeno fisico che stà alla base della superconduzione.
Saluti.

...

Purtroppo ho solo vaghe reminescenze liceali, ma se ti serve una spiegazione
a grandi linee credo sia sufficente ( bisognerebbe vedere quanto sono grandi
le tue linee:-)) ).
La resistività r dei metalli è, per variazioni di temperature che vanno dai
100K alla temp. di fusione, ben descritta da una legge lineare del tipo
r=r(20)(1+aT) [con r(20) resistività metallo a 20°C, a= coeff. termico del
metallo], succede poi che per temperature sufficentemente basse questa
dipendenza cessa di essere lineare e diventa mano mano più "lenta" fino a
diventare costante cioè la resistività assume un valore costane detto r_i
(peraltro diverso da metallo a metallo e per composti diversi)
| r
|          /
|         /
|        /
|       /
|      /
|----/
|________________________________T(K)
            '100           '200           '300
Il fatto è che per diversi metalli l'andamento alle basse temperature non è
più quello più su descritto ma hanno un andamento che va bruscamente a 0
|r
|             /
|            /
|           /
|          /
|         |
|____|_______________T(K)
'0              '10      '20
ed è in questa regione che il metallo è detto superconduttore
Ma c'è di più: questo comportamento fa cambiare anche la permeabilità
magnetica del metallo che diventa bruscamente diamagnetico perfetto (non fa
passare assolutamente le linee di campo magnetico al suo interno), almeno
fino a quando questo campo magnetico esterno ha una intensità più bassa di
un certo valore critico H_m, questo è il cosidetto effetto Meissner ( no,
non l'alpinista! :-)))
Per i non super condutori la spiegazione dell' andamento della curva r(T) è
banale:
microscopicamente gli elettroni di conduzione si muovono quando nel circuito
passa corrente, nel loro movimento però urtano con gli atomi del metallo
oscillanti, dato che l'oscillazione dipende dalla temp. più essa è alta più
gli atomi oscillano più gli elettroni hanno probabilità di urtare con essi;
quando la temperature scende gli atomi oscillanti si quietano però nel
reticolo cristallino ci sono delle imperfezioni che condizionano il moto
degli elettroni: questo condizionamento è la causa della resistività residua
r_i.
Per quanto riguarda la spiegazione teorica della superconduttività... bé per
quella o aspetti un paio di anni che frequento il corso di fisica delle
basse temperatue...oppure aspetti che qualche gentile partecipante del NG te
(me) la dia.
Io so solo che la teoria che spiega il fenomeno si chiama BCS (da Bardeen,
Cooper, Schrieffer) parte dal considerare degli accoppiamenti di due
elettroni dovuti a interazioni elettrostatiche indirette ( credo tramite lo
ione positivo del metallo) queste coppie di elettroni vengono chiamate
"coppie di Cooper" e si muovono tutte nella stessa direzione per motivi a me
non molto chiari: questo e tutto quello che so (per ora).
nella speranza di esserti stato di aiuto, ti saluto
Adriano Amaricci
amar...@tiscalinet.it

Di super-conduttori ne capisco poco, ma ricordo che riuscendo a portarli a
temperature vicino allo zero assoluto, non vi sono perdite energetiche.
Purtroppo finora è impossibile, ma qualcosa si sta riuscendo a fare.
                                                                    Marco


Ciao
La superconduttività è un fenomeno che si manifesta in diversi tipi di
materiali a temperature molto diverse tra loro.
Per i superconduttori metallici la spiegazione è data dalla teoria BCS che
introduce il concetto di coppia di COOPER. Queste coppie di elettroni sono
legate attraverso lo scambio di fononi, che sono i quanti delle oscillazioni
reticolari. In pratica puoi pensare ad un elettrone negativo che passando
tra due ioni positivi li attrae, cioè li fa avvicinare temporaneamente, la
vicinanza di due ioni porta ad un eccesso di carica positiva che attrae un
altro elettrone che si trova da quelle parti. Questa in sostanza è il motivo
della presenza delle coppie di cooper.
Inoltre in caso di conduzione la resistenza è nulla perchè le coppie non
rilasciano energia negli urti con il reticolo.
Le coppie comunque possono formarsi solo quando l'energia termica è
inferiore all'energia di legame delle coppie, questo fatto spiega la
presenza di una temperatura critica al di sopra della quale il materiale
torna ad essere un conduttore normale.
Per un superconduttore descritto dalla teoria bcs la temperatura critica è
dell'ordine dei 10 kelvin, quindi per il loro uso si impone l'utilizzo
dell'elio liquido che è molto costoso.
Questi superconduttori sono utilizzati per la costruzione di magneti per gli
acceleratori di particelle e per le macchine per la risonanza magnetica.
Esiste poi un altra classe di superconduttori, detti superconduttori ad alta
temperatura critica ( arriva a superare i 100 kelvin ) che spesso sono
costituiti da composti ceramici.
Per questi s.c. non esiste ancora una teoria che spieghi bene la presenza di
una forza attrattiva tra gli elettroni. Sono in fase di progettazione delle
linee sperimentali per il trasporto dell'elettricità basate su cavi a
superconduttori ad alta temperatura critica.
Ciao
Andrea

 wrote in message
9AZ_3.2312$ge.2...@typhoon.libero.it...


 oscillazioni reticolari.
Ringrazio anch'io te e Adriano Amaricci per la vostra spiegazione.
In precedenza, a una mia domanda sul comportamento dei superconduttori alle
alte frequenze e sull'influenza della superconduzione sull'effetto pelle
(visto che il comportamento magnetico cambia radicalmente), qualcuno mi ha
risposto che il loro comportamento ritorna a essere quello dei conduttori
normali, ma non me ne ha del tutto chiarito le ragioni. Tu (e/o Adriano)
sapresti darmi qualche chiarimento aggiuntivo? Ve ne sarei grato.
Salve
Maurizio

 Maurizio
Ciao
Andrea.


Ciao
Maurizio

 Maurizio
Ciao
Andrea