Del helio al futuro: la fascinante historia del descubrimiento de la superconductividad y su revolución tecnológica
El Frío que Cambió Todo: El Momento Eureka de Heike Kamerlingh Onnes
En el frío invierno de 1911, mientras la mayoría de los científicos europeos se concentraban en los misterios del átomo, un físico holandés llamado Heike Kamerlingh Onnes realizaba un experimento que parecía casi una curiosidad académica. En su laboratorio de la Universidad de Leiden, Onnes enfriaba mercurio a temperaturas cercanas al cero absoluto (-273.15°C) utilizando helio líquido, una hazaña tecnológica por sí misma. Lo que descubrió ese día no solo le valdría el Premio Nobel en 1913, sino que abriría una puerta a un mundo completamente nuevo de la física.
¿Sabías que Onnes inicialmente buscaba validar las teorías de Lord Kelvin sobre la resistencia eléctrica a bajas temperaturas? La sorpresa fue monumental cuando el mercurio, al alcanzar los 4.2 Kelvin (-268.95°C), perdió completamente su resistencia eléctrica. La corriente fluía sin pérdida alguna, un fenómeno que Onnes bautizó como ‘superconductividad’. Este descubrimiento fundamental costó aproximadamente 50,000 USD en equipamiento de la época, una inversión que transformaría la tecnología del siglo XX.
Los Años de Misterio: La Búsqueda de una Explicación
Durante más de cuatro décadas, la superconductividad permaneció como un enigma científico fascinante pero inexplicable. Físicos de todo el mundo, incluyendo a Albert Einstein y Niels Bohr, intentaron sin éxito desarrollar una teoría coherente. El fenómeno desafió las leyes conocidas de la física clásica, presentando propiedades que parecían casi mágicas: no solo resistencia cero, sino también el efecto Meissner (la expulsión completa de campos magnéticos) descubierto en 1933 por Walther Meissner y Robert Ochsenfeld.
Un dato curioso poco conocido: durante la Segunda Guerra Mundial, tanto los Aliados como el Eje investigaron aplicaciones militares de la superconductividad, particularmente para desarrollar detectores magnéticos más sensibles para submarinos. Estos esfuerzos, aunque inicialmente fracasaron por las limitaciones tecnológicas, sentaron las bases para futuras aplicaciones.
La Revolución Teórica: Bardeen, Cooper y Schrieffer
El gran salto conceptual llegó en 1957, cuando John Bardeen, Leon Cooper y John Robert Schrieffer publicaron su teoría BCS, que finalmente explicaba el mecanismo microscópico de la superconductividad. La teoría proponía que los electrones, normalmente repelidos entre sí, podían formar ‘pares de Cooper’ a través de interacciones con la red cristalina del material, permitiendo que fluyeran sin resistencia.
Esta teoría no solo resolvió un misterio de 46 años, sino que abrió el camino para nuevas investigaciones. Bardeen se convertiría en la única persona en ganar dos Premios Nobel de Física, el primero por el transistor y el segundo por la teoría BCS. La inversión en investigación que llevó a este descubrimiento superó los 2 millones de USD en fondos gubernamentales y universitarios, demostrando el valor de la ciencia básica.
La Era de los Superconductores de Alta Temperatura
El siguiente hito revolucionario ocurrió en 1986, cuando Georg Bednorz y K. Alex Müller descubrieron superconductividad en materiales cerámicos a temperaturas ‘altas’ (relativamente hablando, alrededor de -238°C). Este descubrimiento, que les valió el Nobel en 1987, rompió el paradigma de que solo ciertos metales podían ser superconductores a temperaturas extremadamente bajas.
¿Sabías que el descubrimiento de Bednorz y Müller fue inicialmente recibido con escepticismo? Muchos físicos dudaban que materiales cerámicos, normalmente aislantes, pudieran superconducir. Sin embargo, la reproducción independiente del experimento en Japón y Estados Unidos confirmó el hallazgo, desatando una ‘fiebre del oro’ científica que llevó al descubrimiento de materiales que superconducen a -135°C.
Superconductividad en el Siglo XXI: Aplicaciones que Transforman Nuestra Realidad
Hoy, la superconductividad ha dejado de ser una curiosidad de laboratorio para convertirse en tecnología transformadora. En México, el Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano utiliza detectores superconductores para estudiar el universo con una sensibilidad sin precedentes. En el sector médico, las máquinas de resonancia magnética (MRI) dependen de superconductores para generar campos magnéticos intensos, permitiendo diagnósticos que salvan vidas.
En el transporte, proyectos como el tren Maglev en Japón utilizan superconductores para levitación y propulsión, alcanzando velocidades de 600 km/h. En el ámbito energético, los cables superconductores podrían revolucionar las redes eléctricas, reduciendo pérdidas de transmisión que actualmente cuestan a México aproximadamente 15,000 millones de MXN anuales.
El Futuro: IA Física y Materiales Cuánticos
La intersección entre superconductividad e inteligencia artificial representa la próxima frontera. La ‘IA física’ mencionada en las tendencias de vehículos para 2026 encuentra en los superconductores un aliado natural para computación cuántica y sensores avanzados. Investigadores mexicanos en instituciones como el Cinvestav y la UNAM trabajan en materiales superconductores que podrían operar a temperaturas cercanas a la ambiente, reduciendo costos de enfriamiento que actualmente superan los 500,000 MXN anuales para sistemas comerciales.
Un desarrollo prometedor son los superconductores topológicos, materiales que mantienen superconductividad en sus bordes incluso cuando el interior no lo es. Estas propiedades exóticas, predichas teóricamente y confirmadas experimentalmente en la última década, podrían revolucionar la electrónica y la computación cuántica.
Conclusión: De la Curiosidad Científica a la Revolución Tecnológica
La historia de la superconductividad es un testimonio del poder de la investigación básica. Lo que comenzó como un experimento con mercurio y helio líquido ha evolucionado hacia tecnologías que diagnostican enfermedades, exploran el universo y podrían resolver crisis energéticas. Para México, invertir en investigación sobre superconductividad no es solo seguir una tendencia científica, sino posicionarse en la vanguardia de tecnologías que definirán el siglo XXI.
Mientras enfrentamos desafíos globales como el cambio climático y la demanda energética creciente, los superconductores ofrecen soluciones que parecían ciencia ficción hace un siglo. La próxima vez que te realicen una resonancia magnética o viajes en un tren de alta velocidad, recuerda que todo comenzó con un físico holandés, un poco de mercurio y la curiosidad de entender qué sucede cuando la materia se acerca al cero absoluto.
