На прошлой неделе без особой помпы на сервере препринтов ArXiv появилась статья, в которой утверждалось, что святой Грааль сверхпроводимости был достигнут .
Корейские ученые заявили, что создали сверхпроводник — материал, который отлично проводит электричество, не теряя энергии, — который может работать вне лабораторных условий при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении. Если это подтвердится, это может изменить мир, но, несмотря на то, что ученые изо всех сил пытаются повторить заявленные характеристики, многие по-прежнему настроены скептически.
Материал представляет собой модифицированный апатит свинца под названием LK-99, и как профессиональные ученые, так и любители пытались воссоздать материал, воспроизводя тесты и изучая лежащую в его основе теорию.
Сверхпроводники могут передавать электричество без сопротивления, что делает их более энергоэффективными, и обладают фантастическими магнитными свойствами, бесценными в технике. Однако в настоящее время они не очень практичны, поскольку для их работы требуются сверхнизкие температуры и сверхвысокие давления.
До сих пор общий научный консенсус был основан на здоровом скептицизме, по крайней мере, две лаборатории предприняли шаги по воссозданию LK-99, но пока безуспешно.
LK-99, безусловно, был бы необычным сверхпроводником, и не только потому, что его можно было бы использовать в любой среде на Земле. Но ученые-материаловеды и физики знают, что о сверхпроводимости можно узнать гораздо больше, поэтому они не считают это невозможным.
«Все известные сверхпроводники имеют то, что мы называем куперовскими парами, которые представляют собой спаренные электроны, но клей, который удерживает их вместе, взаимодействия между ними, как правило, очень слабы», — говорит профессор Сьюзи Спеллер из Оксфордского центра прикладной сверхпроводимости. «Когда мы переходим к более высоким температурам, у нас появляется гораздо больше тепловой энергии. И эта энергия будет стремиться разрушить эти пары».
Цель состояла в том, чтобы найти материал, в котором пары связаны друг с другом настолько прочно, что тепловая энергия не может их разрушить.
Корейская команда считает, что именно это они и видят в LK-99. Международное сообщество ждет независимой проверки утверждений, выдвинутых в оригинальном документе.
То, что они ищут, — это четкие последствия перехода. При атмосферном давлении материалы становятся сверхпроводящими, когда их температура опускается ниже критической.
Несмотря на то, что появились видеоролики и документы, предлагающие некоторую теоретическую поддержку или некоторые потенциально интересные магнитные свойства, до сих пор нет полной картины, показывающей, является ли LK-99 сверхпроводником или нет. Ученые хотели бы измерить три вещи.
«Когда мы измеряем сверхпроводники, наиболее очевидным свойством сверхпроводника является нулевое сопротивление», — поясняют ученые. «То, что вы ищете, — это чтобы материал обладал некоторым сопротивлением. Вы охлаждаете его, и внезапно он должен потерять это сопротивление, и оно должно быть абсолютно нулевым, когда он находится в сверхпроводящем состоянии. Вы должны увидеть очень четкое изменение сопротивления при температуре, когда начинается сверхпроводимость».
Еще одним свойством, которым славятся сверхпроводники, является их специфический магнитный эффект. Они выталкивают магнитные поля, что позволяет им парить над магнитом, что, например, может позволить широко использовать поезда на магнитной подушке.
Некоторые из видео LK-99 демонстрируют интригующие магнитные свойства, согласующиеся с тем, что он является диамагнетиком. Но сверхпроводники — идеальные диамагнетики, и это еще предстоит продемонстрировать для материала.
Третье свойство — теплоемкость, количество энергии, необходимое для изменения температуры материала на один Кельвин. Это свойство должно показывать драматический переход между материалом в его обычном состоянии и тем, когда он также становится сверхпроводником.
И переход также должен происходить при той конкретной температуре, при которой имеют место два других эффекта. И именно поэтому критическая температура важна во многих отношениях.
«Есть и другие признаки сверхпроводников; есть много других измерений, которые можно сделать, но эти три мы точно будем искать».
Скептицизм — это хорошо и здорово, когда речь идет о науке, но все были бы рады, если бы утверждение о сверхпроводимости LK-99 было правдой.