Para comprender cómo funciona un superconductor, puede ser útil examinar primero cómo funciona un conductor normal. Ciertos materiales como el agua y el metal permiten que los electrones fluyan a través de ellos con bastante facilidad, como el agua a través de una manguera de jardín. Otros materiales, como la madera y el plástico, no permiten el paso de los electrones, por lo que se consideran no conductores. Tratar de hacer pasar electricidad a través de ellos sería como intentar hacer correr agua a través de un ladrillo.
Incluso entre los materiales considerados conductores, puede haber grandes diferencias en la cantidad de electricidad que realmente puede atravesar. En términos eléctricos, esto se llama resistencia. Casi todos los conductores normales de electricidad tienen cierta resistencia porque tienen átomos propios, que bloquean o absorben los electrones cuando pasan a través del cable, el agua u otro material. Un poco de resistencia puede ser útil para mantener el flujo eléctrico bajo control, pero también puede ser ineficiente y derrochador.
Un superconductor toma la idea de resistencia y la pone patas arriba. Un superconductor se compone generalmente de materiales sintéticos o metales como plomo o titanio niobio que ya tienen un recuento atómico bajo. Cuando estos materiales se congelan hasta casi el cero absoluto, los átomos que tienen se muelen hasta casi detenerse. Sin toda esta actividad atómica, la electricidad puede fluir a través del material prácticamente sin resistencia. En términos prácticos, un procesador de computadora o la vía de un tren eléctrico equipado con un superconductor consumirían muy poca electricidad para realizar sus funciones.
El problema más obvio con un superconductor es la temperatura. Hay pocas formas prácticas de sobreenfriar grandes cantidades de material superconductor hasta el punto de transición requerido. Una vez que un superconductor comienza a calentarse, se restaura la energía atómica original y el material crea resistencia nuevamente. El truco para crear un superconductor práctico radica en encontrar un material que se vuelva superconductor a temperatura ambiente. Hasta ahora, los investigadores no han descubierto ningún metal o material compuesto que pierda toda su resistencia eléctrica a altas temperaturas.
Para ilustrar este problema, imagine un alambre de cobre estándar como un río de agua. Un grupo de electrones está en un bote tratando de llegar a su destino río arriba. El poder del agua que fluye río abajo crea resistencia, lo que hace que el barco tenga que trabajar aún más para atravesar todo el río. Cuando el barco llega a su destino, muchos de los pasajeros de electrones están demasiado débiles para continuar. Esto es lo que sucede con un conductor regular: la resistencia natural provoca una pérdida de potencia.
Ahora imagina si el río estuviera completamente congelado y los electrones estuvieran en un trineo. Dado que no habría agua fluyendo río abajo, no habría resistencia. El trineo simplemente pasaría sobre el hielo y depositaría casi todos los pasajeros de electrones de forma segura río arriba. Los electrones no cambiaron, pero el río fue alterado por la temperatura para no presentar resistencia. Encontrar una forma de congelar el río a una temperatura normal es el objetivo final de la investigación de superconductores.