Breves ráfagas de luz podrían convertir algunos materiales en superconductores fugaces. Un nuevo estudio refuerza los argumentos en favor de esta controvertida afirmación, formulada por primera vez hace más de una década. Pero, aunque algunos físicos están convencidos, otros siguen siendo escépticos.

Los superconductores transmiten electricidad sin resistencia, normalmente sólo a bajas temperaturas. Pero desde 2011, algunos científicos han afirmado que ciertos materiales, cuando son alcanzados por pulsos láser intensos y ultracortos, pueden  convertirse brevemente en superconductores  a temperaturas muy superiores a su límite normal, incluida la temperatura ambiente. 

La investigación anterior mostró un cambio temporal en la reflectividad de los cupratos, compuestos que contienen cobre y oxígeno, cuando se los expone a la luz. Ese cambio indicaba una caída en la resistencia que duraba apenas billonésimas de segundo, o picosegundos. Los críticos argumentaron que el cambio podría deberse a efectos distintos de la superconductividad. 

El nuevo estudio contraataca. Un cuprato  expulsa campos magnéticos  cuando se lo expone a la luz, según informan el físico Andrea Cavalleri y sus colegas el 10 de julio en  Nature . Esa expulsión, dicen, es un sello distintivo de la superconductividad conocido como  efecto Meissner (SN: 6/7/15).

La observación es “básicamente una firma inequívoca de superconductividad”, dice el físico Dmitri Basov de la Universidad de Columbia, que no participó en la investigación.

No todo el mundo está tan convencido con el nuevo trabajo. “Están observando este cambio que dura [aproximadamente] un picosegundo, y no es inmediatamente obvio que sea lo mismo que el efecto Meissner”, dice el físico Steve Dodge de la Universidad Simon Fraser en Burnaby, Canadá.

Los superconductores despiertan un intenso interés entre los físicos, en parte debido a su potencial tecnológico. Un superconductor que funcione a altas temperaturas podría permitir, por ejemplo, una transmisión de energía más eficiente, lo que podría permitir ahorrar enormes cantidades de energía. Y el fenómeno aún está rodeado de misterios. Los cupratos son superconductores a temperaturas más altas que la mayoría, y aún no se entiende por completo por qué.

Los científicos sabían que la luz podía alterar la superconductividad, pero la idea de que la luz también pudiera generarla fue inesperada y controvertida. Y en estudios anteriores, “las cosas eran un poco subjetivas, como que "olían" a superconductor pero… no se podía estar realmente seguro”, dice Cavalleri, del Instituto Max Planck para la Estructura y Dinámica de la Materia en Hamburgo.

Cavalleri y sus colegas se centraron en el efecto Meissner y estudiaron un tipo de cuprato llamado óxido de itrio, bario y cobre, o YBCO, una clase de compuestos que ya habían mostrado signos de superconductividad inducida por la luz. 

Pero medir con precisión los cambios del campo magnético en picosegundos no es tarea fácil. “Ninguna técnica existente permite realizar esta medición”, afirma Cavalleri.

El equipo ideó un sistema que utilizaba un cristal de fosfuro de galio colocado junto al YBCO para medir los campos magnéticos. En experimentos realizados dentro de un campo magnético preexistente, los investigadores golpearon el YBCO con el láser y enviaron un segundo láser a través del cristal. El viaje a través del cristal cambió la polarización del láser (la orientación de sus ondas electromagnéticas) de una manera dictada por el campo magnético dentro del cristal. Ese efecto permitió al equipo determinar cómo cambiaba el campo magnético cerca del YBCO cuando era bombardeado con luz a una temperatura normalmente superior al límite superconductor del YBCO. 

Si el YBCO se convirtiera en un superconductor, expulsaría campos magnéticos desde su interior debido al efecto Meissner. Esto daría como resultado un campo magnético más fuerte en el borde del YBCO, que es exactamente lo que el equipo descubrió. Las mediciones tuvieron que realizarse extremadamente rápido para capturar el efímero efecto Meissner, dice Basov. "Este es un concepto brillante y una ejecución brillante". 

El físico Nan-Lin Wang, de la Universidad de Pekín, está convencido de que se expulsan campos magnéticos cuando el pulso láser incide sobre el YBCO. Pero no está claro si eso implica superconductividad tal como se la define normalmente. Podría ser el resultado de corrientes superconductoras preexistentes de pequeña escala que se amplifican, en lugar de la superconductividad típica de gran escala. “La física subyacente podría ser muy complicada”, afirma.

Pero Dodge sostiene que algo más que la superconductividad podría ser responsable. A altas intensidades de luz, señala, pueden ocurrir fenómenos complejos e inesperados. “Me gustaría ver… un escrutinio cuidadoso para asegurar que no están confundiendo algún otro efecto con un efecto Meissner”. Lo que, exactamente, está detrás del cambio en el campo magnético no está claro, dice Dodge. Si bien sigue siendo escéptico sobre la afirmación de la superconductividad, dice que “es un experimento que vale la pena porque plantea algunas preguntas a las que ciertamente no sé la respuesta”. 

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CITAS

S. Fava  et al. Expulsión de campo magnético en YBa2Cu3O6.48 impulsado ópticamente. Nature. Publicado en línea el 10 de julio de 2024. doi: 10.1038/s41586-024-07635-2 .

D. Fausti  et al. Superconductividad inducida por luz en un cuprato ordenado en franjas. Science. Vol. 331, 14 de enero de 2011, pág. 189. doi: 10.1126/science.1197294.

Acerca de Emily Conover

Emily Conover, escritora de física, tiene un doctorado en física de la Universidad de Chicago. Ha ganado dos veces el premio Newsbrief de la Asociación de Escritores Científicos de DC.

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