accastampato
Rivista degli Studenti di Fisica
dell’ Università Sapienza di Roma
www.accatagliato.org
EDITORIALE
R EDA ZIONE
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Ogni resistenza è inutile
Alessio Cimarelli
Cento anni di superconduttivit à
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Carlo Mancini
La superconduttività (cioè il passaggio di corrente in un materiale senza alcuna dissipazione) venne
scoperta per caso nel 1911 da un giovane studente di Kammerlingh Onnes a Leida. In occasione del
(primo) centenario della scoperta abbiamo pensato a un numero speciale di Accastampato dedicato
interamente a questo affascinante fenomeno. Fin dalla sua scoperta, totalmente inaspettata sulla base
delle conoscenze teoriche dell’ epoca, ci si rese conto che l’ assenza di resistività era solo una delle
manifestazioni macroscopiche di un nuovo stato quantistico della materia. Come ci racconta Laura
Fanfarillo in “ Cento anni ma non li dimostra” , la superconduttività emerge da un moto armonioso
di coppie elettroniche, che riescono grazie a questa nuova coerenza globale a viaggiare nel reticolo
cristallino senza pi ù collisioni. La manifestazione macroscopica di un fenomeno miscroscopico puramente quantistico è quindi “ uno degli aspetti pi ù affascinanti della superconduttività” , per dirla con le
parole usate da Valentina Brosco nella descrizione dei “ circuiti elettronici superconduttori” . In essi,
elementi superconduttivi alternati a elementi normalmente conduttori (le cosidette giunzioni Josephson) danno vita a dei potenti convertitori di flusso magnetico in tensione, gli SQUID, con applicazioni
che spaziano dalla MEG (magnetoencefalografia) ai (futuri) computer quantistici.
Ma torniamo alla resistenza nulla: questa ci permette di far passare in un circuito chiuso una corrente
molto pi ù grande di quella accessibile con un ordinario cavo metallico e generare con essa un elevato
campo magnetico. Una spinta propulsiva notevole allarealizzazionedi questi magneti superconduttori
è venuta dal loro utilizzo negli acceleratori di particelle, in particolare in tempi recentissimi dalla costruzione del Large Hadron Collider (LHC) al CERN di Ginevra, come ci spiega Nicol ò Biancacci in
“ corrente. . . da brividi” . Una delle difficoltà principali consiste nel fatto che il fenomeno superconduttivo avviene solo nel limite dell’ estrememante freddo (nella generazione di superconduttori cosiddetti
ad altatemperaturasiamo comunqueintorno ai − 150◦ C). Può quindi sembrareparadossalechelo stesso fenomeno di accoppiamento coerente possa verificarsi nelle stelle di neutroni, dove la temperatura
si aggira intorno ai 109◦ C, come ci raccontano Andrea Cipollone e Angelo Valli in “ Superconduttività
di colore nelle stelle compatte” .
Come avviene spesso in fisica, lo stesso modello teorico può descrivere fenomeni appartenenti a
mondi apparentemente diversi. Dall’ infinitamente freddo all’ infinitamente caldo: a LHC a Ginevra si cercano manifestazioni del cosiddetto bosone di Higgs, la particella che è stata ipotizzata
nel Modello Standard per spiegare perché in natura una certa simmetria, quella associata alle interazioni elettrodeboli, appare spontaneamente violata. Ebbene, la superconduttività è anch’ essa
una manifestazione del fenomeno di Higgs, che venne infatti postulato per la prima volta da Y.
Nambu (vincitore nel 2008 del premio Nobel per la fisica insieme a M. Kobayashi and T. Maskawa: http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2008/
popular-physicsprize2008.pdf) usando proprio l’ analogia col fenomeno superconduttivo
(Y. Nambu, G. Jona-Lasinio, “A Dynamical Model of Elementary Particles based on an Analogy with
Superconductivity II” , Physics Review 124, 246 (1961)). Nel formare lo stato superconduttivo il sistema rompe (spontaneamente) la simmetria di gauge dell’ interazione elettromagnetica. Il fotone diventa
massivo (meccanismo di Higgs) e il campo magnetico non penetra nel superconduttore, dando luogo
a quell’ effetto Meissner di cui ci parla Laura Fanfarillo (vi consiglio a questo proposito il bellissimo
articolo di Steven Weinberg http://cerncourier.com/cws/article/cern/32522).
Cosı̀, nell’ attesa di sapere se potremo osservare o no il bosone di Higgs a LHC, speriamo che restiate
affascinati dal suo confratello nel fenomeno superconduttivo, che appassiona da ormai ben 100 anni
una vasta comunità di fisici dello stato solido!
Buona lettura!
Lara Benfatto
CNR Istituto dei Sistemi Complessi (ISC), Unità Sapienza, Roma
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accastampato num. 8, Febbraio 2012
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H A NNO CONTRIB UITO
L. Benfatto, N. Biancacci, V. Brosco,
L. Fanfarillo, R. Garra, A. Cipollone,
A. Valli.
S I RINGRA ZIA NO A NCHE
Donald E. Knuth, Leslie Lamport, il
TEX Users Group (www.tug.org)
e Gianluca Pignalberi
Con il patrocinio di
Dipartimento di Fisica dell’ Università Sapienza di Roma
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
Istituto dei Sistemi Complessi CNR-ISC,
Sezione Sapienza di Roma
Con la collaborazione di
Associazione Frascati Scienza
