Fizycy całego świata są w szoku. Bo jeśli materiał nadprzewodzący w temperaturze pokojowej, zwany LK-99 istnieje, to można mówić o odkryciu Świętego Graala współczesnej fizyki. Dokonał tego nieznany na arenie międzynarodowej zespół naukowców z Seulu. Sensacyjną informację członkowie zespołu podali 22 lipca.
Niezwykłe możliwości
Wciąż nie ma pewności czy doniesienie jest prawdą, jednak są już pierwsze doniesienia, które zaprzeczają tej teorii. Wszyscy niecierpliwie czekali na oficjalne potwierdzenie odkrycia. Naukowcy nie pozostają bierni. W sieciach społecznościowych aż wrze – szaleją dyskusje między licznymi zespołami na całym świecie. Jedni twierdzą, że nie są w stanie powtórzyć dokonania Koreańczyków, drudzy ekscytują się, że to im się udało.
Jeśli faktycznie seulczycy dokonali takiego odkrycia, przed ludzkością otworzą się nowe możliwości. LK-99 może mieć bowiem niezwykłe zastosowania. Dzięki niemu mogą powstać sieci przesyłu energii elektrycznej bez utraty mocy, znacznie szybsze układy scalone zawierający kompletny system elektroniczny czy nowe sposoby przechowywania energii elektrycznej bez strat. Wspomina się nawet o takich cudach jak pociągi unoszące się nad torami dzięki lewitacji magnetycznej!
Na odkryciu ogromnie zyskać mogą także medycyna i branża jądrowa.
„Jeśli zapowiedź jest prawdziwa, to jest to odkrycie stulecia, gwarantowana Nagroda Nobla dla naukowców” – twierdzi Catherine Pépin, szefowa Instytutu Fizyki Teoretycznej w CEA.
O co chodzi z nadprzewodnictwem
Nadprzewodnictwo to zjawisko znane od ponad wieku. Jest to dość niezwykła właściwość materiału, pozwalająca mu na doskonałe przewodzenie prądu elektrycznego bez oporu. Oznacza to brak strat i nagrzewania. Do tej pory nigdy nie dało się tego uzyskać inaczej niż w bardzo niskich temperaturach, co praktycznie uniemożliwia wykorzystanie efektu w większości zastosowań.
Te poważne ograniczenia spowodowały, że od kilkudziesięciu lat na całym świecie zaczęto szukać cudownego materiału, który pozostałby nadprzewodzący w temperaturze pokojowej. Najbardziej zbliżony do ideału materiał, by nadprzewodzić, wymaga wciąż -138 st. C. Niektóre zespoły osiągają wyższe temperatury, ale kosztem gigantycznego ciśnienia, kilka milionów razy większego niż ciśnienie atmosferyczne, co uniemożliwia jakiekolwiek praktyczne zastosowanie. Tym bardziej odkrycie Koreańczyków byłoby absolutnie niezwykłe. Twierdzą oni bowiem, że LK-99 pozostaje nadprzewodnikiem przy ciśnieniu otoczenia i przy temperaturze do +127 st. C, czyli powyżej wrzenia wody!
Pytania i wątpliwości
Czy jednak można już naprawdę się cieszyć i odtrąbić zwycięstwo nauki? Pozostają pewne wątpliwości. Praca koreańskich badaczy wciąż nie przeszła zwykłej naukowej weryfikacji. Nie została jeszcze opublikowana w poważnym czasopiśmie naukowym, które przeprowadza weryfikację przed publikacją. Jak na razie umieszczono po prostu wyniki online. Są ogólnie dostępne, bez żadnej zewnętrznej kontroli naukowej.
Wątpliwości nie budzą natomiast dwaj odkrywcy tego materiału: Sukbae Lee i Ji-hoon Kim. Obaj od 1999 r. próbowali potwierdzić jego właściwości. LK-99 jest nazwą opartą na ich inicjałach. Po rozpoczęciu pracy na Uniwersytecie Koreańskim w Seulu w 2008 r. założyli własną firmę o nazwie Quantum Energy Research Centre lub Q-Centre.
„Na razie to, co opublikowali, nie wystarczy, by przekonać specjalistów” – tłumaczy Julien Bobroff, profesor na Uniwersytecie Paryż-Saclay i fizyk w Laboratorium Fizyki Ciała Stałego. On sam przez długi czas pracował nad nadprzewodnikami. „Istnieją pewne niezręczności, być może wynikające ze słabej znajomości języka angielskiego, ale co poważniejsze, istnieją niespójności w niektórych wynikach i liczbach” – twierdzi.
Zgadza się z nim Charles Simon, dyrektor Narodowego Laboratorium Intensywnych Pól Magnetycznych w Tuluzie (CNRS). „Ten artykuł opublikowany online nie jest na poziomie publikacji w dobrym czasopiśmie, więc postrzegam go bardziej jako wezwanie społeczności naukowej do przeprowadzenia dalszych kontroli” – mówi.
Naukowcy są ostrożni i sceptyczni. Ostatnie dziesięciolecia przyniosły bowiem wiele rozczarowań w tej dziedzinie. Kilka twierdzeń o nadprzewodnictwie w temperaturze pokojowej okazało się fałszywych. Czy prawdziwe więc są doniesienia Koreańczyków?
Żeby ogłosić radosne zwycięstwo, konieczna jest naukowa weryfikacja. „Nieunikniona jest eksperymentalna replikacja przez zewnętrzny zespół, aby uzyskać jaśniejszy obraz” – wyjaśnia Julien Bobroff. Oznacza to, że naukowcy muszą wyprodukować opisywany materiał i sprawdzić, czy jest on nadprzewodzący, czy nie. Szybko świat nie uzyska niestety odpowiedzi, gdyż taki proces zajmuje zazwyczaj miesiące, a nawet lata, gdy jest przeprowadzany w ramach normalnych badań naukowych. Został on wprawdzie znacznie przyspieszony, a nawet przeprowadzony na żywo przez niektóre osoby w sieciach społecznościowych od końca lipca, jednak ostateczna odpowiedź nie pojawi się tak od razu.
„Pierwszy etap, produkcja LK-99, jest daleki od prostoty, mimo że koreańscy naukowcy podali nam „przepis”, a składniki – ołów, miedź i fosfor – nie są ani bardzo egzotyczne, ani bardzo drogie. Na papierze wygląda to łatwo, ale w chemii sukces syntezy często kryje się w szczegółach, w sposobie oczyszczania lub gotowania związków” – tłumaczy Bobroff. Pojawiły się już artykuły chińskich i indyjskich zespołów, którym nie udało się powtórzyć ogłoszonych 22 lipca wyników. Nie oznacza to jednak, że praca Koreańczyków jest błędna. Może to po prostu świadczyć o tym, że chemicy nie przeprowadzili syntezy prawidłowo.
Efekt Meissnera, czyli lewitowanie
Próbując zapobiec kontrowersjom, naukowcy z Koreańskiego Towarzystwa Nadprzewodnictwa i Niskich Temperatur 2 sierpnia poprosili Koreańczyków o dostarczenie próbki do weryfikacji przez zewnętrzny zespół. Rzecznik Q-Centre obiecał w koreańskiej telewizji SBS, że próbka zostanie dostarczona do weryfikacji.
„Aby mieć pewność, że materiał jest rzeczywiście nadprzewodzący, musimy przeprowadzić dwa rodzaje pomiarów: pomiary elektryczne i pomiary magnetyczne” – wyjaśnia Bobroff. „Trzeba zmierzyć, czy występuje idealne przewodzenie prądu, z zerową rezystancją, a także sprawdzić, czy materiał doskonale niweluje pole magnetyczne otoczenia, co potrafią tylko materiały nadprzewodzące” – kontynuuje. To właśnie ta ostatnia cecha umożliwia nadprzewodnikom lewitowanie z dużą stabilnością nad magnesem, co fizycy nazywają efektem Meissnera. „Ale trzeba być ostrożnym, gdyż filmy krążące w Internecie pokazujące próbki unoszące się nad magnesem absolutnie niczego nie dowodzą – może to być po prostu diamagnetyzm” – ostrzega Charles Simon.
Do tej pory żadnemu zespołowi naukowemu nie udało się jednocześnie zweryfikować tych dwóch testów dla LK-99. „Myślę, że pomiary weryfikacyjne będą bardzo skomplikowane, ponieważ wiadomo, że podstawowy materiał LK-99 – minerał zwany apatytem – jest nieuporządkowany, a nie jednorodny” – mówi Simon. Oznacza to, że nadprzewodnictwo mogłoby występować tylko w kilku kryształach uwięzionych w materiale, co byłoby bardzo trudne do zmierzenia. Bobroff wykazuje większy optymizm – uważa, że przy tak wielu naukowcach zmobilizowanych na całym świecie do próby odtworzenia wyników, „będziemy mieli niezwykle szybką odpowiedź, w jedną lub drugą stronę, w ciągu kilku tygodni lub miesięcy”.
