Gli scienziati in Corea hanno scoperto il primo superconduttore a temperatura ambiente e pressione ambiente? – Mondo della fisica

Gli scienziati in Corea hanno scoperto il primo superconduttore a temperatura ambiente e pressione ambiente? – Mondo della fisica

Timestamp: 27 luglio 2023 10:35

Superconduttività
Rappresentazione della superconduttività (per gentile concessione di iStock/ktsimage)

La superconduttività a temperatura ambiente è stata per lungo tempo il più sacro dei Sacri Graal nella fisica della materia condensata. Negli ultimi dieci anni, il comparsa di nuovi materiali quel superconduttore a temperature relativamente miti, ma solo sotto pressioni estreme, ha portato una lieve ma significativa alterazione nella ricerca. Per essere veramente simile al Graal, un superconduttore appena sintetizzato non può semplicemente trasportare corrente elettrica senza resistenza a temperatura ambiente. Deve farlo anche a pressione ambiente per avere applicazioni pratiche oltre il laboratorio, come treni levitanti, linee elettriche efficienti o macchine per risonanza magnetica più economiche.

Quindi, quando un file non ancora sottoposto a peer review carta intitolato "The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor" è apparso sul server di prestampa arXiv all'inizio di questa settimana, i fisici erano incuriositi, sebbene anche scettici, visti i recenti ritrattazioni ed accuse di cattiva condotta scientifica nel campo.

Nel giornale, Sukbae Lee e Ji Hoon Kim, entrambi scienziati dei materiali presso il Quantum Energy Research Center (Q-Centro) a Seoul, Corea, insieme a Young-Wan Kwon della Korea University, riferiscono che nelle condizioni quotidiane, una forma modificata del minerale apatite di piombo mostra segni rivelatori di superconduttività. Questi segni includono l'importantissimo flusso di corrente privo di resistenza; l'espulsione del campo magnetico dal materiale tramite l'effetto Meissner; e una temperatura critica e un campo magnetico critico al di sotto del quale avviene la transizione superconduttiva.

Emergono ulteriori prove

Per sostenere queste affermazioni, a ulteriore carta è apparso poco dopo su arXix, questa volta scritto da Lee e Kim in collaborazione con i loro colleghi del Q-Centre Sungyeon Im, SooMin An e Keun Ho Auh, oltre a Hyun Tak Kim, fisico del College of William and Mary negli Stati Uniti. Il tempismo della pubblicazione di questo articolo e il suo elenco di autori più lungo lo hanno suggerito intensa speculazione online sulle motivazioni del team, con diversi commentatori che sottolineano che un premio Nobel (la probabile ricompensa per qualsiasi scoperta confermata della superconduttività a temperatura ambiente) può essere condiviso solo da tre persone, non da sei. Speculazioni a parte, il secondo articolo ripete molti dei dettagli sbalorditivi del primo, descrivendo la sintesi del materiale in modo più dettagliato.

Come prova finale, a video pubblicato da Hyun-Tak Kim sulla piattaforma ScienceCast di arXiv il 25 luglio pretende di mostrare il materiale che Lee e Ji-Hoon Kim chiamano LK-99 (apparentemente dalle loro stesse iniziali e dall'anno in cui lo hanno sintetizzato per la prima volta) levitare su un magnete. Questa semplice dimostrazione dell’effetto Meissner è un punto fermo dei laboratori di fisica universitari – tranne che in questo caso, l’azoto liquido necessario per produrre superconduttività nei superconduttori convenzionali a bassa temperatura non si vede da nessuna parte.

I critici intervengono

Pochi giorni dopo che i documenti sono apparsi su arXiv – e poche ore dopo che le loro affermazioni sensazionali hanno iniziato a circolare sui social media, mandando in crash il sito web di Q-Centre – gli esperti del settore hanno invitato alla cautela. Riccardo Greene, un fisico dell'Università del Maryland, negli Stati Uniti, che ha lavorato sui materiali superconduttori sin dagli anni '1970, osservato che mentre il video dell’effetto Meissner “sembra impressionante” a prima vista, la superconduttività non è l’unico fenomeno che può far levitare gli oggetti. "Se guardi attentamente, vedi che il campione 2 (che è stato levitato) ha una grande magnetizzazione diamagnetica nello stato normale", ha detto. "Quindi potrebbe essere levitato solo perché è un materiale diamagnetico."

Un altro fisico, Douglas Natelson della Rice University, negli Stati Uniti, hanno evidenziato apparenti incongruenze nei dati dei due articoli sulla suscettibilità magnetica, Χ. Quando Lee, Ji-Hoon Kim e colleghi collocarono il loro campione di LK-99 in un campo magnetico, l'articolo di sei autori afferma che il cambiamento nella suscettibilità di massa del materiale (cioè, Χ diviso per la densità) ammontava a 2.5 x 10-4 unità elettromagnetiche per grammo. “Presumendo una densità di circa 7 grammi per centimetro cubo, questo dà Χ = –0.022, circa 36 volte quello della grafite”, ha scritto Natelson in a Discussione su Twitter/X dedicato ai ritrovamenti. "Sarebbe emozionante, se fosse accurato."

Tuttavia, Natelson ha continuato notando che “quelli che sembrano essere gli stessi dati” compaiono anche nella Figura 4 dell'articolo dei tre autori, ma con una scala completamente diversa sull'asse y del grafico. Questa seconda serie di numeri è, ha detto, “non fisica”, aggiungendo che la discrepanza “piuttosto sciatta” “non incoraggia la fiducia nei risultati”.

Attendi la riproduzione

Un punto positivo in questa confusione è che, a differenza degli studi sui superconduttori ad alta pressione, il lavoro di Lee, Ji-Hoon Kim e dei loro collaboratori richiedeva relativamente poco in termini di attrezzature specialistiche. Ciò non tenterà di replicarlo facile, esattamente; COME Jennifer Fowlie, un fisico della materia condensata presso lo SLAC National Laboratory negli Stati Uniti, sottolineato su Twitter, il processo a stato solido in quattro giorni, in più fasi, utilizzato dai ricercatori coreani per sintetizzare il loro materiale non è affatto semplice. ("Alcuni di voi non hanno avuto vesciche a causa dell'uso eccessivo del pestello e si vede", ha scherzato.)

Tuttavia, l’assenza di kit altamente specializzati dovrebbe rendere possibile la replicazione per più di una manciata di gruppi di ricerca. E con così tanta attenzione dedicata alla sua ricerca, una soluzione al mistero dell'LK-99 e della sua possibile superconduttività a temperatura ambiente e pressione ambiente non dovrebbe tardare ad arrivare. "Penso che sia meglio aspettare e vedere se questo materiale, e i risultati contenuti nel rapporto, vengono riprodotti da un altro gruppo nel mondo", Nigel Hussey, racconta un ricercatore di superconduttività dell'Università di Bristol, nel Regno Unito Mondo della fisica. “Se così fosse, allora ovviamente si tratterebbe di una svolta sensazionale. Per il momento, però, è semplicemente sensazionale”.

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