LK-99 Superprovodnik: od nade do skromne stvarnosti

Stručnjaci nastavljaju da se suprotstavljaju izuzetnim tvrdnjama o superprovodniku na sobnoj temperaturi. 

Čak i neuspeh može otvoriti nove puteve za istraživanje materijala

Kada su južnokorejski naučnici izvestili o potencijalnom prodoru u oblasti superprovodnika krajem jula, njihove tvrdnje su otvorile talase uzbuđenja i skepticizma dok su istraživači širom sveta žurili da ponove eksperimente. Takav superprovodnik – koji prenosi električnu energiju bez gubitka energije na sobnoj temperaturi i običnom vazdušnom pritisku – je sveti gral nauke o materijalima. U nedeljama od tog prvog izveštaja, međutim, priča o LK-99 superprovodniku je bila sve o tome šta se dešava u laboratorijama. Napori na replikaciji i potvrđivanju podržali su skeptike i pružili više jasnoće o tome šta je LK-99, a šta nije. Dana 22. jula, fizičari u Južnoj Koreji postavili su dva rada u arXiv, skladište za preprint istraživanje – vrstu koja tek treba da bude recenzirana i objavljena u naučnom časopisu. To je u suštini kao da otpremite prvu verziju svog rada. Istraživači su tvrdili da su proizveli prvi superprovodnik na sobnoj temperaturi sa „modifikovanom olovo-apatitnom strukturom“ dopiranom bakrom i nazvanom LK-99. Deo “dokaza” koji je tim pružio bio je video koji prikazuje jedinjenje kako levitira iznad magneta, što je ključna karakteristika superprovodnih materijala.

Smele tvrdnje izazvale su monumentalni potres među stručnjacima u ovoj oblasti.

„Hemikalije su tako jeftine i nije ih teško napraviti“, rekao je Sjaolin Vang, naučnik o materijalima sa Univerziteta Volongong u Australiji. “Zato je to kao nuklearna bomba u zajednici.” Ali ono što se dogodilo u toj laboratoriji u Južnoj Koreji bio je samo prvi korak u otkrivanju da li bi rezultati na neki način mogli imati praktične implikacije na tehnologiju i njenu ulogu u našim životima. Trebalo nam je više podataka, a od početka je bilo razloga da budemo oprezni.

Kako rade superprovodnici i gde ih pronaći

Pravi superprovodnik sobne temperature bio bi velika stvar vredna pompe. Savremeni materijali koje koristimo za provođenje električne energije, kao što su bakarne žice koje snabdevaju energijom vaš dom, su neefikasni. Dok elektroni padaju niz žicu, udaraju u atome materijala, stvarajući toplotu i gubeći energiju. Ovo je poznato kao električni otpor, razlog zašto se do 10% električne energije troši dok putuje kroz dalekovode do kuća. Gubitak energije se dešava i u našim elektronskim uređajima.

Ali ako bi žice i dalekovodi bili napravljeni od superprovodnog materijala, mogli biste praktično negirati te gubitke. Elektroni formiraju parove dok putuju kroz materijal i ne udaraju toliko o atome, omogućavajući im da slobodno teku. Superprovodni materijali već postoje i koriste se u raznim primenama, kao što su MRI mašine, širom sveta. Međutim, oni zahtevaju izuzetno niske temperature (približavaju se apsolutnoj nuli na oko minus 459 stepeni Farenhajta) ili ekstremno visoke pritiske (iznad 100.000 puta veći od atmosferskog pritiska).

U međuvremenu, centralna japanska železnica gradi superprovodni sistem magnetne levitacije za prevoz putnika između Tokija i Nagoje. Voz SCMaglev koristi gumene točkove da bi dostigao brzinu od oko 93 milje na sat pre nego što superprovodni magnetni sistem preuzme. Trebalo bi da može da dostigne brzinu od 311 mph. Proces zahteva superprovodnu leguru niobijum-titanijum, koja se hladi na minus 452 stepena Farenhajta sa tečnim helijumom. Superprovodnik na sobnoj temperaturi poput LK-99 bi ovo učinio daleko jeftinijim poduhvatom i značio da nema potrebe za akumulacijom helijuma. 

LK-99 hajp i skepticizam

Od samog početka, Vang i drugi stručnjaci za superprovodljivost bili su skeptični prema originalnom eksperimentu LK-99, ukazujući na nedoslednosti u podacima. On je rekao da rezultati ne bi trebalo da se najavljuju “sve dok se ne obezbede ubedljiviji eksperimentalni podaci”. Njegov tim na Univerzitetu Volongong počeo je da radi na repliciranju rezultata, ali je imao problema sa pravljenjem uzoraka.

Početkom avgusta, pokušaji da se prati recept i potvrdi LK superprovodljivost uglavnom su propali. 

Širom X, društvene mreže ranije poznate kao Twitter, LK-99 je bio u trendu danima. Akcije American Superconductor Corporation su se udvostručile odmah nakon 27. jula, ali su se brzo vratile na raniji nivo.

Skepticizam oko LK-99 je osnovan. Tokom godina, mnogi timovi su tvrdili da su otkrili superprovodnike na sobnoj temperaturi. Većina ovih tvrdnji nije izdržala naučno ispitivanje.

Na primer, 2020. godine, tim koji je predvodio Ranga Dias, fizičar sa Univerziteta Ročester u Njujorku, objavio je dokaze o superprovodniku na sobnoj temperaturi u prestižnom časopisu Nature. Članak je povučen u septembru 2022. nakon postavljanja pitanja o načinu na koji su podaci u radu obrađeni i analizirani. Autori smatraju da neobrađeni podaci pružaju snažnu podršku njihovim tvrdnjama, ali replikacija njihovog eksperimenta nije postignuta.

Posledice LK-99

Dakle, šta za vas znači LK-99? U ovom trenutku, verovatno ne mnogo. U bliskoj budućnosti, možda i ne mnogo. Repliciranje eksperimenata LK-99 se u velikoj meri pokazalo kao propast. Dve studije dve odvojene istraživačke grupe koje su objavljene na arXiv-u 31. jula nisu mogle da repliciraju južnokorejsko istraživanje. Kineski istraživači su primetili neka od superprovodnih ponašanja materijala u veoma sićušnim uzorcima, primetio je Vang. Sa uzbuđenjem u groznici u tom trenutku, teorijske studije su požurile da pokušaju da objasne karakteristike LK-99. Sinead Grifin, fizičarka iz Nacionalne laboratorije Lorens Berkli, dala je analizu sposobnosti LK-99 koristeći simulacije superkompjutera. Ova studija je takođe postavljena na arXiv kao preprint. 

Sredinom avgusta, članak u časopisu Nature citirao je sve veći dokaz da LK-99 nije superprovodnik, uključujući eksperiment koji reprodukuje delimičnu levitaciju koristeći materijal koji nije superprovodnik. 

Čak i ako sam LK-99 nije sveti gral, on može biti zanimljiv materijal sam po sebi, otvarajući mogućnosti za traženje superprovodnika na sobnoj temperaturi na nove, neočekivane načine. Ako bi to na kraju ipak dovelo do superprovodnika na sobnoj temperaturi, onda bi se mogućnosti zaista mogle otvoriti.

Gledanje nauke na delu je uzbudljivo, a strast prema LK-99 je bila prilično lepa promena na X feedu. Ali za nauku na delu, potrebno je vreme i ne bi trebalo prebrzo donositi zaključke o posledicama koje menjaju svet. Zato je rad replikatora toliko važan.

Izvor: Cnet