Když jihokorejští vědci koncem července oznámili potenciální průlom v oblasti supravodičů, jejich tvrzení odkryla vlny vzrušení i skepse, protože výzkumníci z celého světa spěchali s replikací experimentů.
Takový supravodič – pracující při pokojové teplotě a okolním tlaku – je jedním ze svatých grálů materiálové vědy, což je vývoj, o kterém snílci předpokládají, že by mohl maximalizovat účinnost našich energetických sítí a přeplňovat produkci fúzní energie; urychlit pokrok na kvantových superpočítačích; nebo pomozte zahájit éru superrychlé dopravy.
Právě teď je však příběh supravodiče LK-99 celý o tom, co se děje v laboratořích.
Dne 22. července fyzici v Jižní Koreji nahráli dva články do arXiv, úložiště pro předtiskový výzkum – druh, který ještě musí být recenzován a publikován ve vědeckém časopise. Je to v podstatě jako nahrát první koncept vaší práce. Vědci tvrdili, že vyrobili první supravodič pokojové teploty s „upravenou strukturou olova a apatitu“ dopovaný mědí a nazvaný LK-99.
Součástí „důkazu“, který tým poskytl, bylo video ukazující sloučeninu levitující nad magnetem, klíčovou charakteristiku supravodivých materiálů.
Odvážná tvrzení vzbudila u odborníků v oboru monumentální poprask.
“Chemické látky jsou tak levné a není těžké je vyrobit,” řekl Xiaolin Wang, materiálový vědec z University of Wollongong v Austrálii. “Proto je to v komunitě jako jaderná bomba.”
Ale to, co se stalo v této laboratoři v Jižní Koreji, je jen prvním krokem k tomu, abychom zjistili, zda výsledky skutečně mají praktické důsledky pro technologii a její roli v našich životech. Potřebujeme více dat a máme důvod být opatrní.
Jak fungují supravodiče
Bona fide supravodič pokojové teploty by byl velký problém, hodný fanfár. Moderní materiály, které používáme k vedení elektřiny, jako je měděné vedení dodávající energii do vašeho domova, jsou neefektivní. Jak elektrony srážejí drát dolů, narážejí do atomů materiálu, vytvářejí teplo a způsobují ztrátu energie. Tomu se říká elektrický odpor a dochází při něm k plýtvání až 10 % elektřiny, která prochází přenosovými vedeními do domácností. Ke ztrátám energie dochází i v našich elektronických zařízeních.
Ale pokud by dráty a přenosová vedení byly vyrobeny ze supravodivého materiálu, mohli byste tyto ztráty prakticky negovat. Elektrony tvoří páry, když cestují materiálem a nenarážejí tolik do atomů, což jim umožňuje volně proudit.
Supravodivé materiály již existují a používají se v různých aplikacích, jako jsou přístroje MRI, po celém světě. Ty však vyžadují extrémně nízké teploty (blížící se absolutní nule kolem minus 459 stupňů Fahrenheita) nebo extrémně vysoké tlaky (nad 100 000násobkem atmosférického tlaku).
Mezitím Central Japan Railway buduje supravodivý systém magnetické levitace, který má přepravovat cestující mezi Tokiem a Nagoyou. Vlak SCMaglev používá gumová kola k dosažení rychlosti kolem 93 mil za hodinu, než převezme řízení supravodivý magnetický systém. Měl by být schopen dosáhnout rychlosti 311 mph.
Proces vyžaduje supravodivou slitinu niobu a titanu, která je chlazena na minus 452 stupňů Fahrenheita kapalným héliem.
Supravodič při pokojové teplotě jako LK-99 by to učinil mnohem levnějším a zabránil by potřebě akumulovat helium. (Navzdory jistým obavám v médiích v posledních několika letech nám helium v dohledné době nedojde, ale vyrábí se pouze v několika zemích, takže problémy s dodávkami mohou způsobit masivní cenové skoky.)
Skepse ohledně výsledků LK-99
Wang a další odborníci na supravodivost byli k původnímu experimentu LK-99 skeptičtí a poukazovali na nesrovnalosti v datech. Říká, že výsledky by neměly být medializovány, “dokud nebudou poskytnuta přesvědčivější experimentální data.” Minulý víkend jeho tým na univerzitě ve Wollongongu začal pracovat na replikaci výsledků, ale měli problémy s výrobou vzorků.
V rozhovoru pro časopis Science byl Michael Norman, fyzik z Argonne National Laboratory, přímočarý. Řekl, že jihokorejský tým „vypadá jako skuteční amatéři“.
Na webu X, dříve známém jako Twitter, je LK-99 trendem již několik dní. Oficiálně to přešlo do Meme Territory – všichni mluví o „plovoucích skalách“ – a vyvolalo nějaké podivné nároky, přičemž mnozí si všimli, že množství účtů rychle přechází z propagace investic do umělé inteligence k náhlému podpoře akcií v supravodičích. Akcie American Superconductor Corporation se od 27. července zdvojnásobily.
Dokonce i generální ředitel společnosti ChatGPT-maker OpenAI, Sam Altman, vtipkoval, “miluji tyto e-maily od náborářů, kteří žádají o více než 2 roky zkušeností s lk-99.”
Skepse kolem LK-99 je opodstatněná. V průběhu let mnoho týmů tvrdilo, že objevily supravodiče pokojové teploty. Většina z těchto tvrzení nebyla schopna odolat vědeckému zkoumání.
Například v roce 2020 tým vedený Rangou Diasem, fyzikem z University of Rochester v New Yorku, publikoval v prestižním časopise Nature důkazy o supravodiči při pokojové teplotě. Článek byl stažen v září 2022 poté, co byly vzneseny otázky týkající se způsobu, jakým byla data v článku zpracována a analyzována. Autoři tvrdí, že nezpracovaná data poskytují silnou podporu pro jejich tvrzení, ale replikace jejich experimentu nebyla dosažena.
Co dál s LK-99?
Co pro vás tedy LK-99 znamená? V tuto chvíli pravděpodobně nic moc, pokud nechcete spadnout do fyzikální králičí nory na X a nechat se chytit v okamžiku. V blízké budoucnosti možná taky ne moc.
Stále jsme ve velmi raných dnech replikace experimentů LK-99, ale věci nevypadají skvěle. Dvě studie provedené dvěma samostatnými výzkumnými skupinami a zveřejněné v pondělí na arXiv nebyly schopny replikovat jihokorejský výzkum. Některé supravodivé chování materiálu bylo pozorováno ve velmi malých vzorcích čínskými výzkumníky, poznamenal Wang.
Věda je obecně pomalý proces. Potvrzení práce jihokorejského týmu mělo podle předpovědi trvat týden, ale vzhledem k vzrušení, které už bylo v horečce, teoretické studie přispěchaly, aby se pokusily vysvětlit vlastnosti LK-99.
Sinéad Griffin, fyzik z Lawrence Berkeley National Laboratory, poskytla určitou analýzu schopností LK-99 pomocí superpočítačových simulací. (Griffinův příspěvek na X byl doprovázen memem Baracka Obamy spouštějícího mikrofon.) Tato studie byla také zaslána na arXiv jako předtisk.
Fyzici, kteří se zabývali Griffinovou prací, byli cyničtí ohledně odkazu na kapku mikrofonu a nebyli přesvědčeni, že poskytuje nějaký spolehlivý důkaz supravodivosti. Sama Griffinová objasnila své výsledky ve středu ve vláknu X s tím, že neprokázala ani neprokázala supravodivost v materiálu, ale ukázala zajímavé strukturní a elektronické vlastnosti, které mají vlastnosti společné s vysokoteplotními supravodiči (tj. výrazně nad mínus 452 Fahrenheita, ale hodně, hodně, hodně pod pokojovou teplotou).
I když se LK-99 ukáže jako spolehlivý supravodivý materiál, převedení vědy do technologie může být ještě pomalejší proces. Spolehlivá výroba materiálu by mohla trvat mnoho let a Griffinova teoretická práce také ukazuje, že může být obtížné tento materiál syntetizovat.
LK-99 nevypadá, že by to byl svatý grál, ale může to být zajímavý materiál sám o sobě, který otevírá možnosti hledání supravodičů při pokojové teplotě novými, nečekanými způsoby. Pokud si to dělal vést k supravodičům pokojové teploty, pak možnosti opravdu otevřít.
Giuseppe Tettamanzi, docent na chemickém inženýrství na University of Adelaide, poznamenává, že vědci velmi dlouhou dobu přemýšleli o nahrazení měděných kabelů elektrické sítě supravodivými kabely – přepínačem, který by mohl zajistit obrovské úspory energie. Zmiňuje také výhody kvantových počítačů a dopravy.
“Tady je limitem nebe,” řekl.
Sledovat vědu v akci je vzrušující a vášeň pro LK-99 docela příjemná změna na X feedu, alespoň pro mě. Ale věda v akci potřebuje čas a neměla by dělat ukvapené závěry o důsledcích potenciálního supravodivého materiálu, které mění svět. Takže teď čekáme, až se replikátory dají do práce.