Ali so znanstveniki v Koreji odkrili prvi superprevodnik za sobno temperaturo in zunanji tlak? – Svet fizike

Ali so znanstveniki v Koreji odkrili prvi superprevodnik za sobno temperaturo in zunanji tlak? – Svet fizike

Časovni žig: 27. julij 2023 10

Superprevodnost
Predstavitev superprevodnosti (z dovoljenjem: iStock/ktsimage)

Superprevodnost pri sobni temperaturi je že dolgo najsvetejši od svetih gralov v fiziki kondenzirane snovi. V zadnjem desetletju je pojav novih materialov ta superprevodnik pri sorazmerno mirnih temperaturah, a le pod ekstremnimi pritiski, je prinesel rahlo, a pomembno spremembo v iskanju. Da bi bil resnično podoben gralu, na novo sintetizirani superprevodnik ne more zgolj prenašati električnega toka brez upora pri sobni temperaturi. To mora storiti tudi pri atmosferskem tlaku, da ima praktično uporabo zunaj laboratorija – kot so levitacijski vlaki, učinkoviti daljnovodi ali cenejši stroji za MRI.

So when a not-yet-peer-reviewed papirja z naslovom »Prvi superprevodnik pri sobni temperaturi okoliškega tlaka« pojavil na strežniku za prednatis arXiv v začetku tega tedna, so bili fiziki navdušeni – čeprav tudi skeptični glede na nedavne umiki in obtožbe o napačnem znanstvenem ravnanju na področju.

V časopisu sta Sukbae Lee in Ji-Hoon Kim, oba znanstvenika za materiale v Centru za raziskovanje kvantne energije (Q-Center) v Seulu v Koreji, skupaj z Young-Wan Kwon korejske univerze poročajo, da v vsakdanjih razmerah modificirana oblika mineralnega svinčevega apatita kaže očitne znake superprevodnosti. Ti znaki vključujejo zelo pomemben tok brez upora; izgon magnetnega polja iz materiala preko Meissnerjevega učinka; in kritično temperaturo in kritično magnetno polje, pod katerim pride do superprevodnega prehoda.

Pojavijo se nadaljnji dokazi

Za podkrepitev teh trditev, a nadaljnji papir se je kmalu zatem pojavil na arXixu, tokrat sta ga napisala Lee in Kim v sodelovanju s svojimi kolegi iz Q-centra Sungyeon Im, SooMin An in Keun Ho Auh ter Hyun-Tak Kim, fizik na kolidžu William in Mary v ZDA. Na to sta vplivala časovna razporeditev tega prispevka in njegov daljši seznam avtorjev intenzivne spletne špekulacije o motivih ekipe, pri čemer je več komentatorjev poudarilo, da si lahko Nobelovo nagrado (verjetna nagrada za kakršno koli potrjeno odkritje superprevodnosti pri sobni temperaturi in temperaturi okolja) delijo le tri osebe, ne šest. Če pustimo špekulacije na stran, drugi dokument ponavlja številne osupljive podrobnosti prvega, hkrati pa podrobneje opisuje sintezo materiala.

Kot zadnji dokaz, a video objavil Hyun-Tak Kim na arXivovi platformi ScienceCast 25. julija, naj bi prikazoval material, ki ga Lee in Ji-Hoon Kim imenujeta LK-99 (očitno po njunih začetnicah in letu, ko sta ga prvič sintetizirala), ki levitira na vrhu magneta. Ta preprosta predstavitev Meissnerjevega učinka je stalnica dodiplomskih fizikalnih laboratorijev – razen v tem primeru tekočega dušika, ki je potreben za ustvarjanje superprevodnosti v običajnih nizkotemperaturnih superprevodnikih, ni nikjer videti.

Kritiki se vmešajo

Nekaj ​​dni po tem, ko so se dokumenti pojavili na arXiv – in le nekaj ur po tem, ko so njihove senzacionalne trditve začele krožiti po družbenih omrežjih in pri tem zrušile spletno mesto Q-Centre – so strokovnjaki s tega področja pozvali k previdnosti. Richard Greene, fizik na Univerzi v Marylandu v ZDA, ki se ukvarja s superprevodnimi materiali od sedemdesetih let prejšnjega stoletja, opazovana da čeprav je videoposnetek z Meissnerjevim učinkom na prvi pogled »izgleda impresiven«, superprevodnost ni edini pojav, ki lahko povzroči, da predmeti lebdijo. "Če natančno pogledate, vidite, da ima vzorec 2 (ki je bil levitiran) veliko diamagnetno magnetizacijo v normalnem stanju," je dejal. "Torej bi ga lahko levitirali samo zato, ker je diamagnetni material."

Še en fizik, Douglas Natelson Univerze Rice v ZDA, je izpostavil očitne nedoslednosti v podatkih obeh dokumentov o magnetni občutljivosti, Χ. Ko so Lee, Ji-Hoon Kim in sodelavci svoj vzorec LK-99 postavili v magnetno polje, članek šestih avtorjev navaja, da je sprememba v masni občutljivosti materiala (tj. Χ deljeno z gostoto) znašal 2.5 x 10-4 elektromagnetne enote na gram. »Če predpostavimo, da je gostota približno 7 gramov na kubični centimeter, to daje Χ = –0.022, približno 36-krat več kot grafit,« je zapisal Natelson v a Twitter/X nit posvečen ugotovitvam. "To bi bilo razburljivo, če bi bilo točno."

Vendar je Natelson nadaljeval z ugotovitvijo, da se "kar se zdi, da so isti podatki" pojavlja tudi na sliki 4 prispevka treh avtorjev, vendar s popolnoma drugačno lestvico na y-osi grafa. Ta drugi niz številk je, kot je dejal, "nefizičen" in dodal, da "precej površno" odstopanje "ne spodbuja zaupanja v rezultate".

Počakajte na reprodukcijo

Ena svetla točka v tej zmedi je, da je za razliko od študij visokotlačnih superprevodnikov delo Leeja, Ji-Hoon Kima in njihovih sodelavcev zahtevalo relativno malo posebne opreme. To ne bo povzročilo poskusov njegovega posnemanja lahka, točno; kot Jennifer Fowlie, fizik kondenzirane snovi v nacionalnem laboratoriju SLAC v ZDA, poudarila na Twitterju je štiridnevni, večstopenjski proces v trdnem stanju, ki so ga korejski raziskovalci uporabili za sintezo svojega materiala, komaj preprost. (»Nekateri od vas niso imeli mehurjev zaradi prekomerne uporabe pestila in to se vidi,« se je pošalila.)

Kljub temu bi morala odsotnost visoko specializiranega kompleta omogočiti replikacijo več kot peščici raziskovalnih skupin. In s toliko pozornosti, namenjene iskanju, rešitev skrivnosti LK-99 in njegove morebitne superprevodnosti pri sobni temperaturi in zunanjem tlaku ne bi smela čakati dolgo. "Mislim, da je najbolje, da počakamo in vidimo, ali je to gradivo in rezultate v poročilu reproducirala druga skupina na svetu," Nigel Hussey, raziskovalec superprevodnosti na Univerzi v Bristolu v Veliki Britaniji, pripoveduje Svet fizike. »Če je tako, bi bil to seveda senzacionalen preboj. Zaenkrat pa preprosto senzacionalno.”

Časovni žig:

Več od Svet fizike