Levitación magnética – superconductores

Aquí tenemos un vídeo donde podemos observar cómo conseguir que un objeto levite sin usar ningún truco y solo con el poder de nuestra mente, lo que lo convertiría en un buen número para cualquier mago, y que como de costumbre, tiene una buena base física.

¿Qué es lo que vemos exactamente?

Primero, conviene conocer los elementos que entran en juego en el experimento: un simple imán (la pieza cilíndrica dorada), Nitrógeno líquido (ese líquido que vierte sobre el recipiente y que echa humo) y un trozo de otro material.

Así que el único “truco” está en elegir convenientemente este material, el cual debe de ser un superconductor a alta temperatura.

¿Y qué es un superconductor?

Hay materiales que se definen como conductores debido a que permiten que los electrones que hay en ellos (solo una parte, no todos los electrones) se muevan libremente por el material. Dado que los electrones son cargas eléctricas, esto causa que por el material pueda circular una corriente eléctrica, convirtiéndose en un candidato para utilizarlo como medio para transportar electricidad.

El caso más conocido es el del cobre, que por su bajo costo y su alta conductividad es el utilizado para guiar todas las comunicaciones de teléfono y electricidad a nuestros hogares.

Sin embargo, todos estos materiales son conducen perfectamente la electricidad, sino que poco a poco ésta sufre pérdidas que se transforman en calor (el clásico efecto Joule) que ocasionan el calentamiento del cobre. Claro que las pérdidas presentes en el cobre por ejemplo, no son significativas salvo que trabajemos con unas corrientes enormes.

Pero a comienzos del siglo XX se descubrió que ciertos materiales, a temperaturas muy bajas, de unos pocos kelvin ( 0 K (kelvin) = – 273.15 ºC ), se comportan como conductores perfectos, esto es, no presentan ninguna pérdida u oposición a la corriente que circula por ellos, lo cual les convierte en los materiales idóneos para conducir corrientes eléctricas.

El único problema que presentaban es que para que se comporten de esa forma era necesario que su temperatura fuera esa tan baja. Pero varios años después se fue descubriendo materiales que mantenían este comportamiento hasta temperaturas de unos 100 K ( – 173 ºC ), y actualmente se está consiguiendo construir materiales que son superconductores a temperaturas de unos -100ºC.
Por supuesto que una de las búsquedas más importantes actualmente es la de conseguir un superconductor a temperatura ambiente, lo cual acarrearía grandes avances tecnológicos.

Sus propiedades y nuestro experimento

¿Y por qué tenemos que poner un superconductor debajo del imán? podríamos (deberíamos) preguntarnos.
La razón es que una de las propiedades que tienen estos materiales es que si están en presencia de un campo magnético (en este caso el creado por el imán), éstos se oponen totalmente a dicho campo, creando uno de sentido opuesto e igual intensidad, actuando de forma análogo a como si fuera otro imán, pero orientado con los polos opuestos al imán “real”.
Esto causa que ambos campos se repelan, por lo que el imán sufre una fuerza repulsiva hacia arriba que contrarresta a la de la gravedad, obteniendo un imán flotante y bastante estable.

Por último, cabe destacar que el Nitrógeno líquido (que se encuentra a unos 77 K, -196ºC ), se usa para enfriar el material superconductor hasta dicha temperatura, ya que a temperatura ambiente, como podemos observar no se comporta como superconductor.
Una buena imagen son los últimos segundos del vídeo, donde observamos cómo al irse calentando el material, sus propiedades de superconductor van desapareciendo, y por tanto ya no se crea ese campo magnético que repele al imán y éste va descendiendo debido a que la gravedad sí sigue haciendo su efecto.