Vorrei sapere cosa sono gli SQUIDD e qual è la temperatura critica più alta finora raggiunta per un superconduttore.

I materiali superconduttori acquisiscono la
loro caratteristica al di sotto di una certa temperatura
detta critica: ciò avviene perché lo stato fondamentale
del sistema diventa instabile e si riarrangia in maniera
tale da minimizzare l’energia. Secondo la teoria
ufficiale dei superconduttori di prima specie (cioè
quelli che subiscono una transizione di fase di prima
specie) la natura fisica di quest’instabilità consiste
nella tendenza degli elettroni, all’interno del
cristallo, ad accoppiarsi; gli elettroni che si trovano
presso la superficie di Fermi e che hanno impulsi uguali
in modulo ed opposti in verso danno luogo a
quest’accoppiamento ed alla formazione delle cosiddette coppie
di Cooper.
Questa forza che determina
l’accoppiamento è di tipo attrattivo e non
contraddice la repulsione coulumbiana perché agisce nel
range di distanze di circa 0,1 m m nel quale la
repulsione elettrica è schermata dalle cariche nel
reticolo: il potenziale attrattivo delle coppie è
proprio dell’ordine dell’energia termica delle
particelle alla temperatura critica kT
c dove k è la costante di Boltzmann.

Per i superconduttori di
seconda specie ancora non esiste una teoria ufficiale.

Gli SQUIDD (Superconducting
Quantum Interference Device
) sono
un’applicazione dell’effetto Josephson che può
essere descritto nel modo seguente. Si consideri un
anello superconduttore interrotto da uno strato isolante
dello spessore di circa 1nm. Tramite la meccanica
quantistica si può calcolare che, se una corrente viene
lanciata nell’anello essa non viene fermata dalla
barriera isolante fintanto che non superi una soglia di
circa 107 A/m2. Si possono quindi
avere delle correnti continue di densità di circa 106
A/m2 con campo elettrico nullo attraverso la
barriera (effetto Josephson in corrente continua).Inoltre
Josephson mostrò che applicando una differenza di
potenziale costante V alle facce opposte
dell’isolante si produce una corrente alternata di
frequenza u =2eV/h (effetto Josephson in corrente
alternata) dove:

e è la carica
dell’elettrone

h è la costante
di Plank

Lo SQUIDD è composto da
un anello superconduttore e da due giunzioni Josephson
come mostrato in figura.

Supponiamo di applicare
un campo magnetico normale al piano dell’anello. Le
densità di corrente J1 e J2 interferiscono
tra loro e la Jtot risulta:

Jtot=J0cos[ef
(B)/h]

Gli SQUIDD sono stati
usati per la misura di campi magnetici deboli e,
recentemente, sono in via di sperimentazione per essere
usati come componenti per circuiti elettronici. Sono già
stati realizzati in USA e in Giappone calcolatori con
SQUIDD e risultano centinaia di volte più veloci degli
elaboratori elettronici a semiconduttori più
competitivi, infatti i dispositivi SQUID di qualità
migliore raggiungono frequenze di oscillazione di qualche
centinaio di GHz.

La temperatura critica
più alta raggiunta per materiali superconduttori è di
130°K ed ovviamente si tratta di un superconduttore di
seconda specie.