Har forskere i Korea oppdaget den første superlederen med romtemperatur og omgivelsestrykk? – Fysikkverden

Har forskere i Korea oppdaget den første superlederen med romtemperatur og omgivelsestrykk? – Fysikkverden

Tidsstempel: 27. juli 2023 10:35

Superledning
Superledningsrepresentasjon (Med tillatelse: iStock/ktsimage)

Romtemperatur-superledning har lenge vært den helligste av de hellige gralene i fysikk av kondensert materie. I løpet av det siste tiåret har utseende av nye materialer at superledning ved relativt milde temperaturer, men bare under ekstremt trykk, har ført til en liten, men betydelig endring i søket. For å være virkelig gral-lignende, kan en nylig syntetisert superleder ikke bare bære elektrisk strøm uten motstand ved romtemperatur. Den må også gjøre det ved omgivelsestrykk for at den skal ha praktiske applikasjoner utover laboratoriet – som svevende tog, effektive kraftledninger eller billigere MR-maskiner.

Så når en ennå ikke fagfellevurdert papir med tittelen "The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor" dukket opp på arXiv preprint-server tidligere denne uken, fysikere var fascinert - men også skeptiske, gitt nylige tilbaketrekkinger og påstander om vitenskapelig uredelighet i felten.

I avisen, Sukbae Lee og Ji-Hoon Kim, begge materialforskere ved Quantum Energy Research Center (Q-Center) i Seoul, Korea, sammen med Young-Wan Kwon fra Korea University, rapporterer at under hverdagslige forhold viser en modifisert form av mineralet blyapatitt tydelige tegn på superledning. Disse tegnene inkluderer den viktige motstandsfrie strømningen; utdrivelse av magnetfelt fra materialet via Meissner-effekten; og en kritisk temperatur og kritisk magnetfelt under hvilket den superledende overgangen skjer.

Ytterligere bevis kommer frem

For å styrke disse påstandene, a ytterligere papir dukket opp kort tid etterpå på arXix, denne gangen skrevet av Lee og Kim i samarbeid med deres Q-Centre-kolleger Sungyeon Im, SooMin An og Keun Ho Auh, pluss Hyun-Tak Kim, fysiker ved College of William and Mary i USA. Tidspunktet for denne avisens opptreden og dens lengre forfatterliste ble spurt intense spekulasjoner på nett om teamets motiver, med flere kommentatorer som påpeker at en Nobelpris (den sannsynlige belønningen for enhver bekreftet oppdagelse av romtemperatur, omgivelsestemperatur superledning) bare kan deles av tre personer, ikke seks. Til side for spekulasjoner, gjentar den andre artikkelen mange av de fengslende detaljene til den første, mens den beskriver materialets syntese mer detaljert.

Som et siste bevis, a video postet av Hyun-Tak Kim på arXivs ScienceCast-plattform 25. juli hevder å vise materialet Lee og Ji-Hoon Kim kaller LK-99 (tilsynelatende etter deres egne initialer og året de først syntetiserte den) svevende på toppen av en magnet. Denne enkle demonstrasjonen av Meissner-effekten er en stift i fysikklaboratorier i lavere grad – bortsett fra i dette tilfellet er det flytende nitrogenet som kreves for å produsere superledning i konvensjonelle lavtemperatur-superledere ingen steder å se.

Kritikerne vasser inn

Noen dager etter at avisene dukket opp på arXiv – og bare timer etter at deres oppsiktsvekkende påstander begynte å sirkulere på sosiale medier, og krasjet Q-Centres nettside i prosessen – oppfordret eksperter på området til forsiktighet. Richard Greene, en fysiker ved University of Maryland, USA som har jobbet med superledende materialer siden 1970-tallet, observerte at mens Meissner-effektvideoen "ser imponerende ut" ved første øyekast, er ikke superledning det eneste fenomenet som kan få objekter til å sveve. "Hvis du ser nøye etter, ser du at prøve 2 (som ble levitert) har en stor diamagnetisk magnetisering i normal tilstand," sa han. "Så det kan leviteres bare fordi det er et diamagnetisk materiale."

En annen fysiker, Douglas Natelson fra Rice University, USA, fremhevet tilsynelatende inkonsekvenser i de to avisenes data om magnetisk følsomhet, Χ. Da Lee, Ji-Hoon Kim og kollegene plasserte prøven sin av LK-99 i et magnetfelt, oppgir det seks-forfattede papiret at endringen i materialets massefølsomhet (det vil si, Χ delt på tetthet) utgjorde 2.5 x 10-4 elektromagnetiske enheter per gram. «Forutsatt en tetthet på rundt 7 gram per kubikkcentimeter, gir det Χ = –0.022, omtrent 36 ganger det for grafitt,» skrev Natelson i en Twitter/X-tråd dedikert til funnene. "Det ville vært spennende, hvis det er nøyaktig."

Imidlertid fortsatte Natelson med å merke seg at "det som ser ut til å være de samme dataene" også vises i figur 4 i det treforfattede papiret, men med en helt annen skala på grafens y-akse. Dette andre settet med tall er, sa han, "ufysisk", og la til at det "ganske slurvete" avviket "ikke oppmuntrer til tillit til resultatene".

Vent på reproduksjon

Et lyspunkt i denne forvirringen er at i motsetning til studier av høytrykkssuperledere, krevde arbeidet til Lee, Ji-Hoon Kim og deres samarbeidspartnere relativt lite spesialutstyr. Det vil ikke gjøre forsøk på å gjenskape det lett, nøyaktig; som Jennifer Fowlie, en kondensert-stoff-fysiker ved SLAC National Laboratory i USA, påpekt på Twitter er den fire dager lange, flertrinns, solid-state-prosessen de koreanske forskerne brukte for å syntetisere materialet deres neppe enkel. ("Noen av dere har ikke hatt blemmer fra overbruk av stampen, og det viser seg," spøkte hun.)

Likevel bør fraværet av høyt spesialisert sett gjøre replikering mulig for mer enn en håndfull forskningsgrupper. Og med så mye oppmerksomhet viet til å finne den, bør en løsning på mysteriet med LK-99 og dens mulige romtemperatur- og omgivelsestrykk-superledning ikke la vente på seg. "Jeg tror det er best vi venter og ser om dette materialet, og resultatene i rapporten, blir gjengitt av en annen gruppe i verden," Nigel Hussey, forteller en superledningsforsker ved University of Bristol, Storbritannia Fysikkens verden. "I så fall, så ville selvfølgelig dette være et sensasjonelt gjennombrudd. Foreløpig er det imidlertid rett og slett oppsiktsvekkende.»

Tidstempel:

Mer fra Fysikkens verden