Kas Korea teadlased on avastanud esimese toatemperatuuril ümbritseva rõhuga ülijuhi? - Füüsikamaailm

Kas Korea teadlased on avastanud esimese toatemperatuuril ümbritseva rõhuga ülijuhi? - Füüsikamaailm

Ajatempel: 27. juuli 2023 10:35

Ülijuhtivus
Ülijuhtivuse esitus (viisakus: iStock/ktsimage)

Toatemperatuuri ülijuhtivus on kondenseerunud aine füüsikas pikka aega olnud pühadest graalidest kõige püham. Viimase kümnendi jooksul on uute materjalide ilmumine et ülijuhtivus suhteliselt pehmel temperatuuril, kuid ainult äärmusliku rõhu all, on toonud otsingusse väikese, kuid olulise muudatuse. Et olla tõeliselt graalilaadne, ei saa äsja sünteesitud ülijuht toatemperatuuril lihtsalt kanda elektrivoolu ilma takistuseta. See peab seda tegema ka ümbritseva keskkonna rõhul, et sellel oleks praktilisi rakendusi väljaspool laboratooriumi – näiteks leviteerivad rongid, tõhusad elektriliinid või odavamad MRI-seadmed.

Nii et kui mitte-veel-peer-reviewed paber pealkirjaga "Esimene ruumitemperatuuri ümbritseva rõhu ülijuht" ilmus arXiv eelprintserverisse selle nädala alguses, füüsikud olid huvitatud – kuigi ka skeptilised, arvestades hiljutisi tagasitõmbed ja süüdistused teadusliku väärkäitumise kohta valdkonnas.

Lehes on Sukbae Lee ja Ji-Hoon Kim, mõlemad materjaliteadlased kvantenergia uurimiskeskuses (Q-keskus) Koreas Soulis koos Young-Wan Kwon Korea ülikooli teadlaste sõnul näitab mineraalse pliiapatiidi modifitseeritud vorm igapäevastes tingimustes ülijuhtivuse märguandeid. Need märgid hõlmavad kõige olulisemat takistusteta voolu voolu; magnetvälja väljutamine materjalist Meissneri efekti kaudu; ja kriitiline temperatuur ja kriitiline magnetväli, millest madalamal toimub ülijuhtiv üleminek.

Ilmub täiendavaid tõendeid

Nende väidete kinnitamiseks a edasine paber ilmus varsti pärast seda arXixis, seekord kirjutasid Lee ja Kim koostöös oma Q-keskuse kolleegide Sungyeon Im, SooMin Ani ja Keun Ho Auhiga, pluss Hyun-Tak Kim, USA Williami ja Mary kolledži füüsik. Ajendasid selle artikli ilmumise ajastust ja selle pikemat autorite nimekirja intensiivsed online-spekulatsioonid meeskonna motiivide kohta, kusjuures mitmed kommenteerijad osutasid, et Nobeli preemiat (tõenäoline tasu toatemperatuuri ja välistemperatuuri ülijuhtivuse kinnitatud avastamise eest) saavad jagada ainult kolm inimest, mitte kuus. Kui spekulatsioonid kõrvale jätta, siis teine ​​artikkel kordab paljusid esimesega seotud detaile, kirjeldades samal ajal materjali sünteesi üksikasjalikumalt.

Viimase tõendina on a video postitas Hyun-Tak Kim 25. juulil arXivi platvormile ScienceCast, väidetavalt näidatakse materjali, mille Lee ja Ji-Hoon Kim kutsuvad LK-99 (ilmselt nende endi initsiaalide ja aasta pärast, mil nad selle esimest korda sünteesisid), levitumas magneti tipus. See Meissneri efekti lihtne demonstratsioon on bakalaureuseõppe füüsika laborite põhiosa – välja arvatud sel juhul, pole tavalistes madalatemperatuurilistes ülijuhtides ülijuhtivuse tekitamiseks vajalikku vedelat lämmastikku kusagil näha.

Kriitikud tungivad sisse

Mõni päev pärast paberite ilmumist arXivis – ja vaid mõni tund pärast seda, kui sotsiaalmeedias hakkasid levima nende sensatsioonilised väited, mille käigus Q-Centre'i veebisait kokku jooksis – kutsusid valdkonna eksperdid üles ettevaatlikkusele. Richard Greene, USA Marylandi ülikooli füüsik, kes on ülijuhtivate materjalidega töötanud alates 1970. aastatest, vaadeldud et kuigi Meissneri efektiga video esmapilgul “näeb muljetavaldav”, ei ole ülijuhtivus ainus nähtus, mis võib põhjustada objektide levitatsiooni. "Kui vaatate tähelepanelikult, näete, et proovil 2 (mis leviteeriti) on normaalses olekus suur diamagnetiline magnetiseerimine," ütles ta. "Nii et seda saab levitada lihtsalt sellepärast, et see on diamagnetiline materjal."

Teine füüsik, Douglas Natelson USA Rice'i ülikooli teadlane tõi esile ilmsed vastuolud kahe dokumendi andmetes magnetilise tundlikkuse kohta, Χ. Kui Lee, Ji-Hoon Kim ja kolleegid asetasid oma LK-99 proovi magnetvälja, märgitakse kuue autoriga dokumendis, et materjali massitundlikkuse muutus (st Χ jagatuna tihedusega) oli 2.5 x 10-4 elektromagnetilisi ühikuid grammi kohta. «Oletades, et tihedus on umbes 7 grammi kuupsentimeetri kohta, annab see Χ = –0.022, umbes 36 korda rohkem kui grafiidil,“ kirjutas Natelson a Twitteri/X lõime leidudele pühendatud. "See oleks põnev, kui see on täpne."

Siiski märkis Natelson, et "mis näib olevat samad andmed", on ka kolme autori töö joonisel 4, kuid graafiku y-teljel on täiesti erinev skaala. See teine ​​​​arvude komplekt on tema sõnul "ebafüüsiline", lisades, et "üsna lohakas" lahknevus "ei julgusta tulemustes usaldust".

Oodake paljunemist

Üks helge koht selles segaduses on see, et erinevalt kõrgsurve ülijuhtide uuringutest nõudis Lee, Ji-Hoon Kimi ja nende kaastöötajate töö suhteliselt vähe spetsiaalseid seadmeid. See ei tee katseid seda kopeerida lihtne, täpselt; nagu Jennifer Fowlie, kondenseeritud aine füüsik SLAC-i riiklikus laboris USA-s, märkinud Twitteris on neljapäevane mitmeastmeline tahkisprotsess, mida Korea teadlased oma materjali sünteesimiseks kasutasid, vaevalt lihtne. ("Mõnel teist ei ole oma nuia liigsest kasutamisest tekkinud ville ja see on näha," ironiseeris ta.)

Siiski peaks kõrgelt spetsialiseerunud komplekti puudumine võimaldama replikatsiooni enam kui käputäie uurimisrühmade jaoks. Ja kuna selle leidmisele on pühendatud nii palju tähelepanu, ei tohiks LK-99 müsteeriumi ja selle võimaliku toatemperatuuri, välisrõhu ülijuhtivuse lahendust kaua oodata. "Ma arvan, et kõige parem on oodata ja vaadata, kas seda materjali ja aruandes sisalduvaid tulemusi reprodutseerib mõni teine ​​​​rühm maailmas," Nigel Hussey, räägib Ühendkuningriigi Bristoli ülikooli ülijuhtivuse uurija Füüsika maailm. "Kui jah, siis loomulikult oleks see sensatsiooniline läbimurre. Praegu on see aga lihtsalt sensatsiooniline.

Ajatempel:

Veel alates Füüsika maailm