La superconductividad ha sido durante décadas una de las fronteras más desafiantes de la física de materiales. Los superconductores, materiales capaces de conducir electricidad sin resistencia, podrían transformar por completo la transmisión de energía, la computación cuántica y la tecnología médica. Sin embargo, hasta ahora solo funcionaban a temperaturas extremadamente bajas, lo que limitaba su aplicación práctica.
Un nuevo estudio, liderado por científicos de la Queen Mary University of London y la University of Cambridge, ha revelado que la temperatura máxima de la superconductividad no está fijada por barreras insalvables, sino que depende de constantes fundamentales de la naturaleza. Esto significa que la superconductividad a temperatura ambiente no está prohibida por las leyes de la física, lo que abre una nueva perspectiva en la búsqueda de materiales que puedan lograr este fenómeno sin necesidad de costosos sistemas de enfriamiento.
El papel de las constantes fundamentales en la superconductividad
La investigación, publicada en Journal of Physics: Condensed Matter, plantea que la temperatura crítica máxima de los superconductores está determinada por tres constantes fundamentales: la masa del electrón, la carga del electrón y la constante de Planck. Estas constantes, que también rigen la formación de átomos, la estabilidad de las estrellas y la química de la vida, establecen un límite teórico para la temperatura a la que la superconductividad es posible.
Según el estudio, este límite se encuentra en un rango entre cientos y miles de Kelvin, lo que incluye cómodamente la temperatura ambiente. Esto contradice la idea de que los superconductores solo pueden existir a temperaturas extremadamente bajas y sugiere que, en teoría, es posible encontrar materiales que sean superconductores en condiciones cotidianas.
El profesor Chris Pickard, coautor del estudio, señala la importancia del hallazgo: "Este descubrimiento nos dice que la superconductividad a temperatura ambiente no está descartada por las constantes fundamentales". Este resultado ofrece un renovado optimismo para los científicos que buscan desarrollar superconductores funcionales sin necesidad de refrigeración criogénica.
Un universo ajustado para la superconductividad
El estudio también plantea una cuestión más profunda: ¿y si las constantes fundamentales fueran diferentes? Si su valor fuera solo ligeramente distinto, el límite superior de la superconductividad podría ser tan bajo que este fenómeno nunca se hubiera descubierto. Por otro lado, en un universo con un límite superior mucho mayor, la superconductividad sería un fenómeno común en la vida diaria, incluso en los electrodomésticos.
El físico Kostya Trachenko explica esta idea de manera ilustrativa: "Si las constantes fundamentales fueran distintas, podríamos vivir en un universo donde los superconductores fueran tan comunes que incluso los cables de una tetera funcionarían sin resistencia en lugar de calentar el agua". Este planteamiento sugiere que la propia existencia de la superconductividad, tal como la conocemos, es una consecuencia de los valores específicos de las constantes físicas en nuestro universo.
Implicaciones para la búsqueda de nuevos materiales superconductores
El descubrimiento no solo tiene un impacto teórico, sino que proporciona una guía concreta para la búsqueda de nuevos materiales superconductores. Hasta ahora, la estrategia para encontrar superconductores de alta temperatura se ha basado en el ensayo y error, explorando distintos compuestos y estructuras cristalinas. Sin embargo, el estudio sugiere que los científicos pueden afinar su búsqueda utilizando modelos basados en las constantes fundamentales.
El equipo de investigadores ha demostrado que la superconductividad está vinculada a la frecuencia máxima de vibración de los átomos en un material. Esta frecuencia, a su vez, está limitada por las mismas constantes fundamentales que rigen la superconductividad. Al estudiar materiales con frecuencias de vibración óptimas, los científicos podrían identificar candidatos prometedores para superconductores a temperatura ambiente sin necesidad de realizar pruebas experimentales costosas.
Por otra parte, el hallazgo plantea interrogantes sobre los límites de la superconductividad en materiales conocidos. Si los modelos actuales son correctos, es posible que ya existan materiales con propiedades superconductoras no descubiertas, simplemente porque no se han explorado bajo las condiciones adecuadas.
¿Qué sigue para la superconductividad a temperatura ambiente?
A pesar del entusiasmo generado por este hallazgo, todavía queda un largo camino antes de que los superconductores a temperatura ambiente sean una realidad comercial. Aunque el estudio demuestra que no hay restricciones físicas para su existencia, aún es necesario identificar materiales específicos que cumplan con las condiciones necesarias.
Los investigadores planean realizar simulaciones más detalladas y colaborar con laboratorios experimentales para poner a prueba sus predicciones. En los próximos años, podríamos ver avances significativos en la comprensión de los materiales superconductores y, con suerte, el descubrimiento de un superconductor funcional a temperatura ambiente.
El profesor Trachenko resume la importancia del hallazgo: "El hecho de que la superconductividad a temperatura ambiente sea teóricamente posible, dados los valores de nuestras constantes físicas, es alentador. Es un llamado a seguir explorando y a no rendirse en la búsqueda de nuevos materiales".
Referencias
- K. Trachenko, B. Monserrat, M. Hutcheon, C. J. Pickard. Upper bounds on the highest phonon frequency and superconducting temperature from fundamental physical constants. Journal of Physics: Condensed Matter, 2025. DOI: 10.1088/1361-648X/adbc39.
