La differenza fondamentale tra superfluidità e superconduttività è che la superfluidità è il flusso di 4 atomi di elio in un liquido mentre la superconduttività è il flusso di una carica di elettroni all'interno di un solido.
I termini superfluidità e superconduttività sono fenomeni correlati di flusso senza resistenza, ma descrivono questi flussi per sistemi diversi.
Cos'è la superfluidità?
La superfluidità è una proprietà caratteristica di un fluido che ha viscosità zero e in grado di fluire senza alcuna perdita di energia cinetica. Se mescoliamo un superfluido, tende a formare vortici che continuano a ruotare indefinitamente. Possiamo osservare la superfluidità che si verifica in due isotopi dell'elio: elio-3 ed elio-4. Possiamo liquefare questi due isotopi raffreddandoli a temperatura criogenica.
La superfluidità è una proprietà di vari altri stati esotici della materia che rientrano nell'astrofisica, nella fisica delle alte energie e nella gravità quantistica. La teoria sulla superfluidità è stata sviluppata dal fisico sovietico Lev Landau insieme a Isaak Khalatnikov. Tuttavia, questo fenomeno è stato originariamente scoperto da Pyotr Kapitsa e John F. Allen nell'elio liquido.
Figura 01: L'elio liquido è superfluidità
Se si considera l'elio-4 liquido, la sua superfluidità si verifica a una temperatura molto elevata rispetto a quella dell'elio-3. Ciò è dovuto principalmente al fatto che un atomo di elio-4 è una particella di bosone, in virtù del suo spin intero, mentre un atomo di elio-3 è una particella di fermione che può formare bosoni solo accoppiandosi con se stesso a bassa temperatura. Inoltre, la superfluidità dell'elio-3 è stata la base per il Premio Nobile in fisica nel 1996.
Cos'è la superconduttività?
La superconduttività è un fenomeno quantistico in cui alcuni materiali mostrano un'elevata conduttività a particolari regimi magnetici e di temperatura. Questo fenomeno fu scoperto da Onnes nel 1911. Tuttavia, non esisteva una teoria microscopica coerente che potesse descrivere il motivo per cui la superconduttività si verifica al momento della scoperta. Tuttavia, Bardeen e Cooper hanno pubblicato un documento in cui si affermano le basi matematiche della superconduttività convenzionale.
La scoperta della superconduttività è avvenuta durante lo studio delle proprietà di trasporto del mercurio (Hg) a bassa temperatura. Onnes scoprì che, al di sotto della temperatura di liquefazione dell'elio (a circa 4,2 K), la resistività del mercurio scende improvvisamente a zero. Ma l'aspettativa era che la resistività andasse a zero o divergesse a una temperatura zero ma non svanisse improvvisamente a una temperatura finita. Questa scomparsa indicava un nuovo stato fondamentale ed è stata scoperta come una proprietà della superconduttività.
Qual è la differenza tra superfluidità e superconduttività?
La superfluidità è una proprietà caratteristica di un fluido a viscosità zero e in grado di fluire senza alcuna perdita di energia cinetica. La superconduttività è un fenomeno quantistico in cui alcuni materiali mostrano un'elevata conduttività a particolari regimi magnetici e di temperatura. Il differenza fondamentale tra superfluidità e superconduttività è quello la superfluidità è il flusso di 4 atomi di elio in un liquido mentre la superconduttività è il flusso di carica di elettroni all'interno di un solido.
La seguente infografica esplora la differenza tra superfluidità e superconduttività in forma tabellare.
Riepilogo – Superfluidità vs Superconduttività
La superfluidità è una proprietà caratteristica di un fluido a viscosità zero e in grado di fluire senza alcuna perdita di energia cinetica. La superconduttività è un fenomeno quantistico in cui alcuni materiali mostrano un'elevata conduttività a particolari regimi magnetici e di temperatura. Il differenza fondamentale tra superfluidità e superconduttività è quello la superfluidità è il flusso di 4 atomi di elio in un liquido mentre la superconduttività è il flusso di carica di elettroni all'interno di un solido.
