Zespół południowokoreańskich naukowców pod kierownictwem fizyka Seok-bae Lee wstrząsnął ostatnio społecznością naukową, ogłaszając odkrycie pierwszego nadprzewodnika w temperaturze pokojowej. Jednak artykuł badawczy został zarówno pochwalony, jak i zganiony przez społeczność naukową, która chce niezależnie przetestować swoje odkrycia.
W dwóch preprintach opublikowanych na arXiv, Lee i jego koledzy z Quantum Energy Research Institute przedstawili LK-99, materiał, który według nich wykazuje nadprzewodnictwo w temperaturach do 400K (127°C), znacznie przekraczając poprzedni rekord wynoszący -135°C. Jeśli zostanie to potwierdzone, ten rzekomy przełom może umożliwić komputery kwantowe, bezstratną transmisję energii i rewolucyjną technologię przechowywania baterii.
Co to jest nadprzewodnik?
Temperatura substancji jest miarą energii kinetycznej jej cząsteczek. Gorący materiał oznacza, że jego elektrony poruszają się jak szalone, podczas gdy zimny reprezentuje wolniejsze, spokojniejsze elektrony. Nadprzewodnik pozwala elektronom na przepływ z zerowym oporem – generując zero ciepła.
Gdy substancja zostanie schłodzona poniżej swojej temperatury krytycznej, elektrony mogą się poruszać, podobnie jak osoba przechodząca przez prawie pusty pokój, w którym tylko kilka osób ćwiczy jogę. Z kolei w cieplejszych temperaturach elektrony w materiale zderzają się i odpychają, podobnie jak ludzie próbujący przejść przez zatłoczony parkiet dyskoteki. Ten opór oznacza utratę mocy lub energii.
Naukowcy ci skutecznie twierdzą, że opracowali sposób, aby przejście przez zatłoczony parkiet było tak łatwe, jak przejście przez zimną i pustą salę do jogi.
Co jest takiego specjalnego w LK-99?
Naukowcy zsyntetyzowali LK-99 i przetestowali jego opór elektryczny, wykorzystując nowatorską metodę reakcji w stanie stałym, opisaną w artykule. Opór ten gwałtownie spadł w temperaturze 220°C, co wskazuje na nadprzewodnictwo. Zademonstrowali również częściową lewitację magnetyczną, charakterystyczną właściwość nadprzewodników zwaną „efektem Meissnera”.
Sceptycy twierdzili, że częściowa lewitacja magnetyczna zilustrowana w artykule jest tylko iluzją generowaną przez inny magnes, który znajduje się poza ramą obrazu, wskazując na fakt, że obiekt nie jest w pełni lewitujący. Naukowcy twierdzą, że częściowa lewitacja jest spowodowana niedoskonałościami materiału LK-99, w którym części substancji są w stanie nadprzewodzącym, podczas gdy inne części nie są.
Częściowa lewitacja wykazana przez LK-99. Zdjęcie: Sciencecast
Szczegółowe informacje na temat warunków eksperymentu są kluczowym punktem spornym. Istniały już wcześniejsze twierdzenia o osiągnięciu nadprzewodnictwa w temperaturze pokojowej, które zostały następnie zdyskredytowane. Magazyn Science donosi, że inni badacze ścigają się teraz, aby niezależnie odtworzyć LK-99.
„Wyglądają jak prawdziwi amatorzy” – powiedział Michael Norman, teoretyk z Argonne National Laboratory. „Nie wiedzą zbyt wiele o nadprzewodnictwie, a sposób, w jaki przedstawili niektóre dane, jest podejrzany”.
Nadya Mason, fizyk materii skondensowanej z University of Illinois Urbana-Champaign powiedziała, że „dane wydają się nieco niechlujne.”
Dyskusja i debata
Temat ten od wielu dni wzbudza zainteresowanie na Twitterze Science, gdzie wielu badaczy – i niedoszłych badaczy – dzieli się swoimi spostrzeżeniami.
Jeden z naukowców – Sinéad M. Griffin z Berkeley Labs – wykorzystał superkomputer Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych do przeprowadzenia symulacji, które według jednego z inżynierów „wspierają LK-99 jako świętego Graala współczesnej materiałoznawstwa i fizyki stosowanej”.
Wyniki
National Lab (LBNL) potwierdzają, że LK-99 jest nadprzewodnikiem ciśnieniowym w temperaturze pokojowej.
Symulacje opublikowane 1 godzinę temu na arxiv wspierają LK-99 jako świętego Graala współczesnej materiałoznawstwa i fizyki stosowanej.
(https://t.co/4t4D2gIeBp)Here’s the plain-english… pic.twitter.com/mQNQuO4TFu
– Andrew Côté (@Andercot) 1 sierpnia 2023
W międzyczasie rosyjska gleboznawczyni o imieniu Iris Alexandra – opisywana jako „anime catgirl” – udokumentowała swoje próby odtworzenia wyników pracy w swojej kuchni.
Najciekawszą postacią w dramacie LK99 jest @iris_IGB Jednocześnie gotuje fizykę materii skondensowanej w swojej kuchni, unika stereotypów płciowych, wzmacnia anon anime pfps, wspiera Rosję i komunizm, bitchslapping fanbois i haters z równą zaciekłością.
– NirSD (@nirsd) 1 sierpnia 2023
Kontrowersje dotyczą również okoliczności publikacji artykułu. Współautor Hyun-Tak Kim z uniwersytetu William & Mary twierdzi, że jeden z dwóch preprintów został opublikowany bez pozwolenia i zawiera „wiele błędów”. Inni, tacy jak Alex Kaplan z Uniwersytetu Princeton, sugerują, że autorzy skupili się na pozyskaniu wybitnego współautora, który dołączyłby do pracy, ułatwiając pośpieszną publikację.
Okoliczności z grubsza wskazują więc na Lee i J. Kima jako głównych współpracowników z zewnętrznymi przepychankami o trzeciego autora. Kwon mógł wkroczyć z pilną potrzebą jak najszybszej publikacji i zapewnienia sobie miejsca na krótkiej liście, wypychając Kima. Pośpiech wiele by wyjaśniał. https://t.co/OxH5J47f4U
– Alex Kaplan (@alexkaplan0) 27 lipca 2023
Perspektywa nadprzewodników o temperaturze pokojowej od dawna urzeka naukowców swoim rewolucyjnym potencjałem. Bezstratne sieci energetyczne, szybsze pociągi, kompaktowe reaktory termojądrowe, hiperwydajna elektronika i inne naukowe i technologiczne fantazje mogłyby stać się rzeczywistością.
Jednak poprzednie twierdzenia rozpadły się pod kontrolą, a powtarzalność od wieków nęka badania nad nadprzewodnikami.
Jeśli LK-99 przetrwa próbę czasu, może zapoczątkować nową erę innowacji. Na razie fizycy wstrzymują oddech w pełnym nadziei oczekiwaniu na wyniki, które zostaną poddane próbie ognia przez szerszą społeczność naukową. Oddzielenie historycznego odkrycia od myślenia życzeniowego może zająć tygodnie lub miesiące.
