Har videnskabsmænd i Korea opdaget den første superleder ved stuetemperatur og omgivelsestryk? – Fysik verden

Har videnskabsmænd i Korea opdaget den første superleder ved stuetemperatur og omgivelsestryk? – Fysik verden

Tidsstempel: 27. juli 2023 kl. 10

Superledning
Superledningsrepræsentation (Med høflighed: iStock/ktsimage)

Rumtemperatur-superledning har længe været den helligste af hellige gral i fysik af kondenseret stof. Inden for det seneste årti har udseende af nye materialer at superledning ved relativt milde temperaturer, men kun under ekstremt pres, har medført en lille, men betydelig ændring i søgen. For at være virkelig gral-lignende kan en nyligt syntetiseret superleder ikke blot føre elektrisk strøm uden modstand ved stuetemperatur. Det skal også gøre det ved omgivende tryk, for at det kan have praktiske anvendelser ud over laboratoriet - såsom svævende tog, effektive elledninger eller billigere MR-maskiner.

So when a not-yet-peer-reviewed papir med titlen "The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor" dukkede op på arXiv preprint-serveren tidligere på ugen, fysikere var fascinerede - selvom de også var skeptiske i betragtning af de seneste tilbagetrækninger , beskyldninger om videnskabelig uredelighed i marken.

I avisen, Sukbae Lee og Ji-Hoon Kim, begge materialeforskere ved Quantum Energy Research Center (Q-Center) i Seoul, Korea, sammen med Young-Wan Kwon fra Korea University, rapporterer, at under daglige forhold udviser en modificeret form af mineralet blyapatit afslørende tegn på superledningsevne. Disse tegn inkluderer den altafgørende modstandsfri strømning; uddrivelsen af ​​magnetfelt fra materialet via Meissner-effekten; og en kritisk temperatur og et kritisk magnetfelt, under hvilket den superledende overgang finder sted.

Yderligere beviser dukker op

For at understøtte disse påstande, a yderligere papir optrådte kort efter på arXix, denne gang skrevet af Lee og Kim i samarbejde med deres Q-Centre-kolleger Sungyeon Im, SooMin An og Keun Ho Auh, plus Hyun-Tak Kim, en fysiker ved College of William and Mary i USA. Tidspunktet for dette papirs fremkomst og dets længere forfatterliste gav anledning til det intense online spekulationer om holdets motiver, med flere kommentatorer, der påpeger, at en Nobelpris (den sandsynlige belønning for enhver bekræftet opdagelse af stuetemperatur, omgivende temperatur superledning) kun kan deles af tre personer, ikke seks. Bortset fra spekulationer, gentager det andet papir mange af de forbløffende detaljer fra det første, mens det beskriver materialets syntese mere detaljeret.

Som et sidste bevis, et video indsendt af Hyun-Tak Kim på arXivs ScienceCast-platform den 25. juli foregiver at vise det materiale, Lee og Ji-Hoon Kim kalder LK-99 (tilsyneladende efter deres egne initialer og det år, de først syntetiserede det) svævende oven på en magnet. Denne enkle demonstration af Meissner-effekten er en fast bestanddel af bachelorfysik-laboratorier - bortset fra i dette tilfælde er det flydende nitrogen, der kræves for at producere superledning i konventionelle lavtemperatur-superledere, ingen steder at se.

Kritikerne vader ind

Få dage efter at aviserne dukkede op på arXiv - og få timer efter, at deres opsigtsvækkende påstande begyndte at cirkulere på sociale medier, hvor Q-Centre's hjemmeside gik ned i processen - opfordrede eksperter på området til forsigtighed. Richard Greene, en fysiker ved University of Maryland, USA, som har arbejdet på superledende materialer siden 1970'erne, observeret at mens Meissner-effekt-videoen "ser imponerende ud" ved første øjekast, er superledning ikke det eneste fænomen, der kan få objekter til at svæve. "Hvis du ser grundigt efter, ser du, at prøve 2 (som blev leviteret) har en stor diamagnetisk magnetisering i normal tilstand," sagde han. "Så det kunne svæves, bare fordi det er et diamagnetisk materiale."

En anden fysiker, Douglas Natelson fra Rice University, USA, fremhævede tilsyneladende uoverensstemmelser i de to papirers data om magnetisk modtagelighed, Χ. Da Lee, Ji-Hoon Kim og kolleger placerede deres prøve af LK-99 i et magnetfelt, siger det seks-forfattede papir, at ændringen i materialets massemodtagelighed (dvs. Χ divideret med densitet) udgjorde 2.5 x 10-4 elektromagnetiske enheder pr. gram. ”Hvis man antager en massefylde på omkring 7 gram per kubikcentimeter, giver det Χ = –0.022, omkring 36 gange mere end grafit,” skrev Natelson i en Twitter/X tråd dedikeret til resultaterne. "Det ville være spændende, hvis det er nøjagtigt."

Natelson fortsatte dog med at bemærke, at "hvad der ser ud til at være de samme data" også vises i figur 4 i det tre-forfattede papir, men med en helt anden skala på grafens y-akse. Dette andet sæt tal er, sagde han, "ufysisk", og tilføjede, at den "temmelig sjuskede" uoverensstemmelse "ikke fremmer tillid til resultaterne".

Vent på reproduktion

Et lyspunkt i denne forvirring er, at i modsætning til undersøgelser af højtrykssuperledere, krævede arbejdet af Lee, Ji-Hoon Kim og deres samarbejdspartnere relativt lidt specialudstyr. Det vil ikke gøre forsøg på at replikere det let, Nemlig; som Jennifer Fowlie, en kondenseret stof fysiker ved SLAC National Laboratory i USA, påpegede på Twitter er den fire-dages, multi-trin, solid state-proces, som de koreanske forskere brugte til at syntetisere deres materiale, næppe ligetil. ("Nogle af jer har ikke haft vabler fra overforbrug af din støder, og det kan ses," sagde hun grinende.)

Alligevel skulle fraværet af højt specialiseret kit gøre replikering mulig for mere end en håndfuld forskningsgrupper. Og med så megen opmærksomhed viet til at finde den, burde en løsning på mysteriet med LK-99 og dens mulige superledningsevne ved stuetemperatur og omgivelsestryk ikke vente på at komme. "Jeg tror, ​​det er bedst, at vi venter og ser, om dette materiale og resultaterne i rapporten er gengivet af en anden gruppe i verden," Nigel Hussey, fortæller en superledningsforsker ved University of Bristol, UK Fysik verden. "Hvis ja, så ville dette selvfølgelig være et sensationelt gennembrud. For øjeblikket er det dog simpelthen sensationelt.”

Tidsstempel:

Mere fra Fysik verden