Une équipe de scientifiques sud-coréens dirigée par le physicien Seok-bae Lee a récemment provoqué une onde de choc dans la communauté scientifique en annonçant la découverte du premier supraconducteur à température ambiante. Mais le document de recherche a été à la fois salué et cloué au pilori par une communauté scientifique désireuse de tester ses conclusions de manière indépendante.
Dans deux articles publiés sur arXiv, Lee et ses collègues de l’Institut de recherche sur l’énergie quantique ont présenté le LK-99, un matériau qui, selon eux, présente une supraconductivité à des températures allant jusqu’à 400 K (127 °C), ce qui dépasse largement le précédent record de -135 °C. Si elle est validée, cette prétendue percée pourrait permettre la création d’ordinateurs quantiques, la transmission d’énergie sans perte et une technologie révolutionnaire de stockage des batteries.
Qu’est-ce qu’un supraconducteur ?
La température d’une substance est une mesure de l’énergie cinétique des molécules qui la composent. Un matériau chaud signifie que ses électrons se déplacent comme des fous, tandis qu’un matériau froid représente des électrons plus lents et plus silencieux. Un supraconducteur permet aux électrons de circuler sans résistance, ce qui ne génère aucune chaleur.
Lorsqu’une substance est refroidie en dessous de sa température critique, les électrons peuvent glisser, comme une personne traversant une salle presque vide où seules quelques personnes font du yoga. En revanche, à des températures plus élevées, les électrons du matériau se heurtent et se repoussent les uns les autres, comme des personnes essayant de traverser une piste de danse de discothèque bondée. Cette résistance entraîne une perte de puissance ou d’énergie.
Ces scientifiques ont effectivement affirmé avoir mis au point un moyen de rendre la traversée d’une piste de danse bondée aussi facile que celle d’une salle de yoga froide et vide.
Qu’est-ce que le LK-99 a de si spécial ?
En utilisant une nouvelle méthode de réaction à l’état solide résumée dans l’article, les chercheurs ont synthétisé le LK-99 et ont testé sa résistance électrique. Cette résistance a chuté brusquement à 220°C, ce qui indique la supraconductivité. Ils ont également mis en évidence une lévitation magnétique partielle, une propriété caractéristique des supraconducteurs, appelée « effet Meissner ».
Les sceptiques ont affirmé que la lévitation magnétique partielle illustrée dans l’article n’était qu’une illusion générée par un autre aimant situé en dehors du cadre de l’image, ce qui montre que l’objet n’est pas totalement en lévitation. Selon les chercheurs, la lévitation partielle est due à des imperfections dans le matériau LK-99, où certaines parties de la substance sont dans un état supraconducteur alors que d’autres ne le sont pas.
La lévitation partielle démontrée par le LK-99. Image : Sciencecast
Les rares détails fournis sur les conditions expérimentales constituent un point de désaccord majeur. Il y a déjà eu des affirmations de supraconductivité à température ambiante qui ont été discréditées par la suite. Le magazine Science rapporte que d’autres chercheurs se sont lancés dans une course à la reproduction indépendante du LK-99.
« Ils apparaissent comme de véritables amateurs », a déclaré à Science Michael Norman, théoricien au laboratoire national d’Argonne. « Ils ne connaissent pas grand-chose à la supraconductivité et la façon dont ils ont présenté certaines données est douteuse.
Nadya Mason, physicienne spécialiste de la matière condensée à l’Université de l’Illinois Urbana-Champaign, a déclaré que « les données semblent un peu négligées. «
Discussion et débat
Le sujet a fait vibrer Science Twitter pendant des jours, de nombreux chercheurs – et aspirants chercheurs – partageant leurs points de vue.
Une scientifique, Sinéad M. Griffin des laboratoires Berkeley, a utilisé un superordinateur du ministère américain de l’énergie pour effectuer des simulations qui, selon un ingénieur, « confirment que le LK-99 est le Saint-Graal de la science des matériaux modernes et de la physique appliquée «
Les résultats du Laboratoire national (LBNL) confirment que le LK-99 est un supraconducteur à température ambiante et à pression ambiante.
Les simulations publiées il y a une heure sur arxiv confirment que le LK-99 est le Saint-Graal de la science des matériaux moderne et de la physique appliquée.
(https://t.co/4t4D2gIeBp)Voici la version anglaise… pic.twitter.com/mQNQuO4TFu
– Andrew Côté (@Andercot) Le 1er août 2023
En attendant, une pédologue russe répondant au nom d’Iris Alexandra – décrite comme une « catgirl animée » – a documenté ses tentatives de reproduire les résultats de l’article dans sa cuisine.
Le personnage le plus intéressant du drame LK99 est de loin @iris_IGB Elle est à la fois en train de faire de la physique de la matière condensée dans sa cuisine, d’éviter les stéréotypes de genre, de booster les pfps d’anime anon, d’appuyer la Russie et le communisme, et de frapper les fanboys et les haters avec la même férocité.
– NirSD (@nirsd) August 1, 2023
La controverse porte également sur les circonstances de la publication de l’article. Le coauteur Hyun-Tak Kim, de l’université William & ; Mary, affirme que l’un des deux articles préimprimés a été publié sans autorisation et qu’il contient « de nombreux défauts ». D’autres, comme Alex Kaplan de l’université de Princeton, suggèrent que les auteurs ont cherché à s’assurer la collaboration d’un éminent coauteur, ce qui a facilité la publication précipitée de l’article.
Les circonstances désignent donc Lee et J. Kim comme les principaux collaborateurs, avec des batailles externes pour le troisième auteur. Il est possible que Kwon soit intervenu dans l’urgence pour publier le plus rapidement possible et assurer sa place sur la liste restreinte, évinçant ainsi Kim. Cette précipitation expliquerait bien des choses. https://t.co/OxH5J47f4U
– Alex Kaplan (@alexkaplan0) 27 juillet 2023
La perspective des supraconducteurs à température ambiante captive depuis longtemps les scientifiques en raison de son potentiel révolutionnaire. Des réseaux électriques sans pertes, des trains plus rapides, des réacteurs de fusion compacts, des appareils électroniques hyper efficaces et d’autres fantaisies scientifiques et technologiques pourraient devenir réalité.
Mais les affirmations antérieures se sont effondrées sous l’effet de l’examen, et la reproductibilité a toujours été un problème pour la recherche sur les supraconducteurs.
Si le LK-99 résiste à l’épreuve du temps, il pourrait ouvrir une nouvelle ère d’innovation. Pour l’instant, les physiciens retiennent leur souffle, pleins d’espoir, tandis que les résultats sont soumis à l’épreuve du feu et jugés par l’ensemble de la communauté scientifique. Il faudra peut-être des semaines ou des mois pour distinguer une découverte historique d’un vœu pieux.
