Har forskare i Korea upptäckt den första supraledaren med rumstemperatur och omgivningstryck? – Fysikvärlden

Har forskare i Korea upptäckt den första supraledaren med rumstemperatur och omgivningstryck? – Fysikvärlden

Tidsstämpel: 27 juli 2023 10:35

supra~~POS=TRUNC
Superledningsrepresentation (Med tillstånd: iStock/ktsimage)

Rumstemperatur supraledning har länge varit den heligaste av de heliga gralerna i fysik av kondenserad materia. Under det senaste decenniet har utseende av nya material den supraledningen vid relativt ljumma temperaturer, men bara under extrema tryck, har medfört en liten men betydande förändring i uppdraget. För att vara riktigt graalliknande kan en nysyntetiserad supraledare inte bara bära elektrisk ström utan motstånd vid rumstemperatur. Den måste också göra det vid omgivande tryck för att den ska ha praktiska tillämpningar utanför laboratoriet – som svävande tåg, effektiva kraftledningar eller billigare MRI-maskiner.

So when a not-yet-peer-reviewed papper med titeln "The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor" dök upp på arXiv preprint-server tidigare i veckan, fysiker var intresserade – även om de också var skeptiska, med tanke på de senaste indragningar och anklagelser om vetenskapligt oredlighet på fältet.

I tidningen, Sukbae Lee och Ji-Hoon Kim, båda materialforskare vid Quantum Energy Research Center (Q-Center) i Seoul, Korea, tillsammans med Young-Wan Kwon från Korea University, rapporterar att under vardagliga förhållanden uppvisar en modifierad form av mineralet blyapatit tydliga tecken på supraledning. Dessa tecken inkluderar det mycket viktiga motståndsfria strömflödet; utdrivningen av magnetfält från materialet via Meissner-effekten; och en kritisk temperatur och ett kritiskt magnetfält under vilket den supraledande övergången sker.

Ytterligare bevis kommer fram

För att stödja dessa påståenden, a ytterligare papper dök upp kort därefter på arXix, denna gång skriven av Lee och Kim i samarbete med deras Q-Centre-kollegor Sungyeon Im, SooMin An och Keun Ho Auh, plus Hyun-Tak Kim, en fysiker vid College of William and Mary i USA. Tidpunkten för denna tidning och dess längre författarlista ledde till intensiva spekulationer på nätet om lagets motiv, med flera kommentatorer som påpekade att ett Nobelpris (den troliga belöningen för varje bekräftad upptäckt av rumstemperatur, omgivningstemperatur supraledning) bara kan delas av tre personer, inte sex. Åsidosatta spekulationer upprepar den andra uppsatsen många av de häpnadsväckande detaljerna i den första, samtidigt som den beskriver materialets syntes mer detaljerat.

Som ett sista bevis, ett video- postat av Hyun-Tak Kim på arXiv:s ScienceCast-plattform den 25 juli avser att visa materialet Lee och Ji-Hoon Kim kallar LK-99 (uppenbarligen efter sina egna initialer och det år de först syntetiserade det) svävande ovanpå en magnet. Denna enkla demonstration av Meissner-effekten är en stapelvara i fysiklaboratorier på grundutbildningen - förutom i det här fallet är det flytande kväve som krävs för att producera supraledning i konventionella lågtemperatursupraledare ingenstans att se.

Kritikerna vadar in

Några dagar efter att tidningarna dök upp på arXiv – och bara timmar efter att deras sensationella påståenden började cirkulera på sociala medier och kraschade Q-Centres hemsida i processen – uppmanade experter på området till försiktighet. Richard Greene, en fysiker vid University of Maryland, USA som har arbetat med supraledande material sedan 1970-talet, observerad att medan Meissner-effektvideon "ser imponerande ut" vid första anblicken, är supraledning inte det enda fenomenet som kan få föremål att sväva. "Om du tittar noga ser du att prov 2 (som svävades) har en stor diamagnetisk magnetisering i normalt tillstånd," sa han. "Så det kan svävas bara för att det är ett diamagnetiskt material."

En annan fysiker, Douglas Natelson vid Rice University, USA, framhävde uppenbara inkonsekvenser i de två tidningarnas data om magnetisk känslighet, Χ. När Lee, Ji-Hoon Kim och kollegor placerade sitt prov av LK-99 i ett magnetfält, uppger det sex-författare att förändringen i materialets masskänslighet (det vill säga, Χ dividerat med densitet) uppgick till 2.5 x 10-4 elektromagnetiska enheter per gram. ”Om man antar en densitet på cirka 7 gram per kubikcentimeter ger det Χ = –0.022, ungefär 36 gånger så mycket som grafit”, skrev Natelson i en Twitter/X-tråd dedikerade till fynden. "Det skulle vara spännande, om det är korrekt."

Natelson fortsatte dock med att notera att "det som verkar vara samma data" också förekommer i figur 4 i den treförfattare, men med en helt annan skala på grafens y-axel. Denna andra uppsättning siffror är, sa han, "ofysisk", och tillade att den "ganska slarviga" avvikelsen "inte uppmuntrar till förtroende för resultaten".

Vänta på reproduktion

En ljuspunkt i denna förvirring är att till skillnad från studier av högtryckssupraledare, krävde arbetet av Lee, Ji-Hoon Kim och deras medarbetare relativt lite av specialutrustning. Det kommer inte att göra försök att replikera det lätt, exakt; som Jennifer Fowlie, en fysiker i kondenserad materia vid SLAC National Laboratory i USA, påpekade på Twitter är den fyra dagar långa, flerstegs, solid state-process som de koreanska forskarna använde för att syntetisera sitt material knappast okomplicerad. ("Några av er har inte fått blåsor av att överanvända din mortelstöt och det märks," skämtade hon.)

Ändå bör frånvaron av mycket specialiserade kit göra replikering möjlig för mer än en handfull forskargrupper. Och med så mycket uppmärksamhet som ägnas åt att hitta den, borde en lösning på mysteriet med LK-99 och dess möjliga supraledning i rumstemperatur och omgivningstryck inte vänta på sig. "Jag tror att det är bäst att vi väntar och ser om detta material, och resultaten i rapporten, återges av en annan grupp i världen," Nigel Hussey, berättar en superledningsforskare vid University of Bristol, Storbritannien Fysikvärlden. "Om så är fallet, så skulle det här naturligtvis vara ett sensationellt genombrott. För närvarande är det dock helt enkelt sensationellt.”

Tidsstämpel:

Mer från Fysikvärlden