Екип от южнокорейски учени, ръководен от физика Сеок-бе Ли, наскоро предизвика шокова вълна в научната общност, като обяви откриването на първия свръхпроводник със стайна температура. Но научният труд беше едновременно възхваляван и порицаван от научната общност, която желаеше да провери независимо резултатите от него.
В два препринта, публикувани в arXiv, Лий и колегите му от Института за изследване на квантовата енергия представиха LK-99 – материал, за който твърдят, че проявява свръхпроводимост при температури до 400 K (127 °C), което значително надхвърля предишния рекорд от -135 °C. Ако бъде потвърден, този предполагаем пробив би могъл да даде възможност за създаване на квантови компютри, пренос на енергия без загуби и революционна технология за съхранение на батерии.
Какво е свръхпроводник?
Температурата на дадено вещество е мярка за кинетичната енергия на молекулите в него. Горещ материал означава, че електроните му се движат като луди, докато студеният представлява по-бавни, по-тихи електрони. Свръхпроводникът позволява на електроните да текат с нулево съпротивление – генерирайки нулева топлина.
Когато веществото се охлади под критичната си температура, електроните могат да се плъзгат наоколо, подобно на човек, който прекосява почти празна стая, в която само няколко души правят йога. За разлика от тях, при по-високи температури електроните в материала се сблъскват и отблъскват един друг, подобно на хора, които се опитват да преминат през претъпкан дансинг в дискотека. Това съпротивление означава загуба на мощност или енергия.
Тези учени на практика твърдят, че са разработили начин да направят пресичането на претъпкания дансинг толкова лесно, колкото пресичането на студена и празна зала за йога.
Какво е толкова специалното в LK-99?
Използвайки нов метод за реакция в твърдо състояние, обобщен в статията, изследователите синтезират LK-99 и тестват електрическото му съпротивление. Това съпротивление рязко спада при 220°C, което е показателно за свръхпроводимост. Те демонстрираха и частична магнитна левитация – характерно свойство на свръхпроводниците, наречено „ефект на Майснер“.
Скептиците твърдят, че частичната магнитна левитация, илюстрирана в статията, е просто илюзия, създадена от друг магнит, който е извън рамката на изображението, което сочи към факта, че обектът не левитира напълно. Изследователите твърдят, че частичната левитация се дължи на несъвършенства в материала LK-99, където части от веществото са в свръхпроводимо състояние, докато други части не са.
Частичната левитация, демонстрирана от LK-99. Изображение: Sciencecast
Оскъдните подробности, предоставени за експерименталните условия, са ключов спорен момент. И преди е имало твърдения за постигане на свръхпроводимост при стайна температура, които впоследствие са били дискредитирани. Списание Science съобщава, че сега други изследователи се надпреварват да възпроизведат независимо LK-99.
„Те изглеждат като истински аматьори“, казва Майкъл Норман, теоретик от Националната лаборатория Аргон. „Те не знаят много за свръхпроводимостта и начинът, по който са представили някои от данните, е съмнителен.“
Надя Мейсън, физик по кондензирана материя в Университета на Илинойс в Урбана-Шампейн, заяви, че „данните изглеждат малко небрежни“.
Дискусия и дебат
Темата от няколко дни държи научния Twitter в напрежение, като много изследователи – и желаещи да бъдат такива – споделят своите горещи мнения.
Един учен – Синеад М. Грифин от Berkeley Labs – използва суперкомпютър на Министерството на енергетиката на САЩ, за да проведе симулации, които според един инженер „подкрепят LK-99 като свещения граал на съвременната материалознание и приложна физика“
Резултатите на Националната лаборатория (LBNL) подкрепят LK-99 като свръхпроводник при стайна температура и околно налягане.
Симулациите, публикувани преди 1 час в arxiv, подкрепят LK-99 като свещения граал на съвременната материалознание и приложна физика.
(https://t.co/4t4D2gIeBp)Ето го и обикновения английски език… pic.twitter.com/mQNQuO4TFu
– Andrew Côté (@Andercot) August 1, 2023
Междувременно руска почвоведка на име Ирис Александра – описвана като „аниме котка“ – документира опитите си да възпроизведе резултатите от статията в кухнята си.
Най-интересният герой в драмата LK99 досега е @iris_IGB Тя едновременно готви физика на кондензираната материя в кухнята си, избягва половите стереотипи, повишава anon anime pfps, застава на страната на Русия и комунизма, псува с еднаква жестокост фенбои и хейтъри.
– NirSD (@nirsd) August 1, 2023
Противоречия има и около обстоятелствата, при които е публикуван документът. Съавторът Хюн-Так Ким от университета „Уилям и Емпа; Мери“ казва, че една от двете препринти е била публикувана без разрешение и съдържа „много недостатъци“. Други, като Алекс Каплан от Принстънския университет, предполагат, че авторите са се съсредоточили върху осигуряването на виден съавтор, който да се присъедини към работата, което е улеснило бързата публикация.
Така че обстоятелствата приблизително сочат Лий и Дж. ким като основни сътрудници с външно боричкане за третия автор. Възможно е Квон да се е намесил с неотложната нужда да публикува възможно най-бързо и да си осигури място в списъка на кандидатите, изтласквайки Ким. Бързането би обяснило много неща. https://t.co/OxH5J47f4U
– Alex Kaplan (@alexkaplan0) July 27, 2023
Перспективата за свръхпроводници със стайна температура отдавна е завладяла учените заради революционния си потенциал. Електрически мрежи без загуби, по-бързи влакове, компактни термоядрени реактори, свръхефективна електроника и други полети на научната и технологичната фантазия могат да станат реалност.
Но предишните твърдения са се разпадали под въздействието на проверките, а възпроизводимостта е пречка за изследванията на свръхпроводниците от векове.
Ако LK-99 издържи проверката на времето, той може да постави началото на нова ера на иновации. Засега физиците затаяват дъх в обнадеждаващо очакване, тъй като резултатите са подложени на изпитание с огън, отсъдено от по-голямата научна общност. Може да отнеме седмици или месеци, за да се отдели историческото откритие от пожелателното мислене.
