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Superconduttori ad alta temperatura critica

Informazioni tesi

  Autore: Alessandro Maiorana
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2004-05
  Università: Università degli Studi di Messina
  Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
  Corso: Scienze e tecnologie fisiche
  Relatore: Giuseppe Carini
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 33

La superconducibilità è stata per lungo tempo considerata la più straordinaria e misteriosa delle proprietà dei metalli; negli ultimi anni con la scoperta della superconducibilità di alcuni materiali ceramici si sono aperti nuovi scenari. In questa tesi illustriamo le ultime scoperte, in particolare i cuprati, cioè le ceramiche composte da ossidi di rame.

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1 Superconduttori ad alta temperatura critica Introduzione La superconducibilità è stata per lungo tempo considerata la più straordinaria e misteriosa delle proprietà dei metalli; negli ultimi anni con la scoperta della superconducibilità di alcuni materiali ceramici si sono aperti nuovi scenari. Grazie alla teoria BCS siamo riusciti a capire bene gli aspetti fondamentali dello stato superconducente nei metalli, ma non siamo riusciti, ancora, a spiegare in maniera esauriente il fenomeno nei superconduttori ad alta temperatura critica T c [1]. Prima di esporre in dettaglio il lavoro svolto in questa tesi, verranno riportati alcuni cenni storici e qualche definizione essenziale. In un superconduttore la resistività, se non nulla, è comunque talmente piccola da non essere misurabile ( 23 10 cm − <Ω⋅), ed il materiale, da questo punto di vista, può essere considerato come un conduttore perfetto. Nello stato superconducente la resistenza elettrica è così vicina a zero che correnti elettriche persistenti riescono a fluire senza attenuazione in anelli superconducenti per più di un anno [2]. Le proprietà magnetiche di un superconduttore sono strabilianti così come quelle elettriche e non possono essere derivate semplicemente dall’assunzione che lo stato superconducente è caratterizzato da resistenza elettrica nulla. La scoperta della superconduttività avvenne, quasi per caso, nel 1911 in seguito alle ricerche sulle tecniche criogeniche effettuate dal fisico olandese H.K. Onnes presso l’università di Leiden. Onnes, infatti, riuscì nel 1908 a liquefare l’elio e fu in grado di raggiungere temperature inferiori a 5 K. Uno dei primi studi di Onnes, grazie al nuovo campo di temperature che l’elio liquido gli metteva a disposizione, fu una ricerca sull’andamento della resistenza elettrica dei metalli alle basse temperature. Era infatti noto da molto tempo che tale resistenza diminuiva quando il metallo veniva raffreddato al di sotto della temperatura ambiente, ma non era noto quale fosse il suo valore limite al tendere a 0 K della temperatura T. Egli scoprì così che, a basse temperature, la resistenza R(T) del mercurio diventava praticamente non misurabile, cosa che si aspettava, ma scoprì anche che il modo con cui la R(T) scompariva era assolutamente sconcertante. In queste condizioni venne infatti osservato che R(T), invece di decrescere gradualmente al diminuire di T, esibiva una brusca variazione di pendenza nell’intorno di 4.26 K, diminuendo fino a valori non misurabili (fig. 1). Onnes osservò, inoltre, che tale transizione non avveniva solamente se il materiale era perfettamente puro, ma anche se il materiale era moderatamente impuro.

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