¿Por qué los llamados metales extraños actúan como superconductores a altas temperaturas?

Un líquido de Fermi es un líquido constituido por fermiones (partículas de espín semientero) que se forma bajo ciertas condiciones cuando la temperatura es suficientemente baja. El modelo teórico de fermiones en interacción que describe el estado normal de la mayor parte de los metales a temperaturas suficientemente bajas se denomina la teoría de líquidos de Fermi de Landau. Dicha teoría fue introducida por el físico soviético Lev Davidovich Landau en 1956 y desarrollada más tarde por Alexei Alexeyevich Abrikosov e Isaak Karkovich Khalatnikov utilizando la teoría de perturbación diagramática.

Los metales típicos aumentan su conductividad eléctrica con el aumento de la temperatura, siguiendo una ecuación compleja. Pero en casos inusuales, como cuando un superconductor de alta temperatura es calentado justo por encima del punto donde deja de ser superconductor, la ecuación se vuelve mucho más sencilla.

En un metal extraño, también conocido como líquido de no Fermi o metal Planckiano, en cambio, la conductividad eléctrica está vinculada con la temperatura y con dos constantes fundamentales del universo: la constante de Planck y la constante de Boltzmann.

¿Qué es la superconductividad?, te estarás preguntando.

El estado normal de un metal superconductor tradicional es inestable a un par de Cooper, i.e., a un par de electrones que en lugar de repelerse, se atraen eléctricamente. Pero si se lo somete a una temperatura crítica, el par de Cooper viajará prácticamente sin resistencia eléctrica a través del metal — esto último es justamente la superconductividad.

Ejemplo de un metal superconductor es un cuprato, un metal que contiene complejos de cobre aniónico. El óxido de cobre(III) y potasio, KCuO2,KCuO2, es un tipo de cuprato que se forma al interactuar químicamente el peróxido de potasio, K2O2,K2O2, con el óxido de cobre(II), CuO:CuO:

K2O2+2CuO⟶2KCuO_2K2O2+2CuO⟶2KCuO_2

La temperatura de transición superconductora del KCuO2,KCuO2, i.e., la temperatura a la que el KCuO2KCuO2 se vuelve superconductor, se ubica entre los 350K350K y los 355K.355K.

La superconductividad está explicada por la teoría Bardeen-Cooper-Schrieffer, abreviada como teoría BCS. Fue propuesta en 1957 por John Bardeen, Leon Neil Cooper y John Robert Schrieffer. Ganaron el Premio Nobel de Física por dicha teoría en 1972.

Sin embargo, la teoría BCS no puede, entre otras cosas, explicar la superconductividad de los cupratos. Para poder explicarla correctamente, se utilizó el modelo Hatsugai-Kohmoto de 1992 de un aislante de Mott dopado.

Así, se considera a los metales Planckianos como un estado de la materia que limita con dos fases de la materia previamente conocidas: el vidrio de espín con aislamiento Mott y el líquido de Fermi.

Dicho todo esto, puedo responder a tu pregunta: los metales extraños, líquidos de no Fermi o metales Planckianos actúan como superconductores a altas temperaturas porque, en el fondo, son un tipo particular de metales superconductores.

Referencias

• Líquido de Fermi - Wikipedia, la enciclopedia libre.
• Fermi liquid theory - Wikipedia.
• Cuprate - Wikipedia.
• Structural and thermal properties of the alkaline cuprate KCuO2.
• BCS theory - Wikipedia.
• Quantum physicists crack mystery of 'strange metals,' a new state of matter.
• Research team exactly solves experimental puzzle in high temperature superconductivity.