Лето – идеальное время для того, чтобы что-то стало модным в социальных сетях. Одной из наиболее неожиданных тем, привлекших всеобщее внимание, стала новость о создании сверхпроводника комнатных температур, который мог бы проложить путь для квантовых вычислений и высокоскоростных поездов. Но правда ли сверхпроводник LK-99 существует? Ранее мы рассказывали об этом инновационном устройстве и о том, что опубликованные статьи не прошли экспертную оценку, а также оказались в публичном доступе без одобрения двух соавторов. Теперь, после последующих экспериментов ученых по всему миру, стало понятно, что LK-99 не такой уж и особенный. Но если изобретение южнокорейских исследователей – это не сверхпроводник, то почему ученые изначально думали, что он им является? Давайте разбираться!
Южнокорейский сверхпроводник не оправдал ожиданий, однако исследования в этой области продолжаются.
Для чего нужны сверхпроводники?
За последние несколько недель среди ученых и общественности наблюдался огромный всплеск интереса к материалу под названием LK-99. Все началось в конце июля, когда южнокорейские исследователи опубликовали две статьи на сервере препринтов arXiv (где публикуются научные статьи, не прошедшие рецензирование). В работах исследователи сообщили о возможных показателях сверхпроводимости в LK-99, включая неожиданно низкое электрическое сопротивление и частичную левитацию в магнитном поле.
Потенциальное открытие буквально взорвало такие социальные сети как Х (в прошлом Твиттер) и Реддит, а также широко освещалось в традиционных средствах массовой информации. Безусловно, такой интерес к теме сверхпроводников радует ученых, однако сомнения в революционном изобретении у экспертов появились сразу. И, как оказалось, не просто так – первые попытки воспроизвести эксперимент исследователей и Южной Кореи не увенчались успехом.
Проводники — тела или материалы, через которые электрические заряды могут свободно переходить от заряженного тела к незаряженному.
Понять ажиотаж и повышенное внимание к LK-99 нетрудно, ведь обычные проводники знакомы всем – именно благодаря им электрический ток проходит по проводам, кабелям, питая электроприборы. Классические проводники представляют собой металлы, в которых электроны могут легко перемещаться через “кристаллическую решетку” атомов (из которых состоит материал).
Но есть проблема – при движении электронов в проводниках происходит потеря энергии – этот эффект называется электрическим сопротивлением.
Именно из-за сопротивления происходит большая потеря энергии, а избежать ее можно с помощью сверхпроводящих материалов – в них сопротивление равно нулю и электрический ток может протекать плавно. Вот только все существующие на сегодняшний день сверхпроводники можно использовать только при очень низких температурах. И это, очевидно, проблема.
LK-99 – это не сверхпроводник?
Начнем с того, что сверхпроводники очень полезны – их можно использовать для создания чрезвычайно мощных электромагнитов, таких как МРТ-сканеры, ускорители частиц, термоядерные реакторы и даже левитирующие поезда. Но так как современные сверхпроводники работают при экстремально низких температурах, приходится использовать дорогостоящие охлаждающие установки. Но что насчет LK-99?
LK-99 – это соединение, содержащее кислород, фосфор, свинец и медь. Об этом материале по-прежнему мало что известно, а когда появились статьи, никто не знал может ли новый материал вообще проводить электричество. Чтобы разобраться в происходящем, ученые во всем мире направили свои усилия на то, чтобы воспроизвести результат, полученный южнокорейскими исследователями.
Сверхпроводник LK-99 стал настоящей сенсацией
И хотя они еще в самом начале работы, уже сегодня стало понятно, что соединение LK-99, описанное авторами, не является сверхпроводником и даже не металлом. Но если новый материал не сверхпроводник, то почему ученые считали его таковым?
Как показали результаты одного интересного исследования, ответ заключается в том, что примесь в исходных образцах LK-99 – сульфид меди – могла бы объяснить часть того, что наблюдали эксперты. Так, частичная левитация LK-99, которая могла бы указывать на свойство сверхпроводников, по-видимому, вызвана ферромагнетизмом – эффектом, который наблюдается в железе и многих других материалах.
Сверхпроводник комнатной температуры открыл бы множество возможностей, включая создание мощных квантовых компьютеров. Но это – не LK-99
Таким образом, хотя никто не смог доказать, что первоначальные образцы LK-99 не обладают сверхпроводимостью, имеющиеся данные свидетельствуют о том, что нет никаких причин и дальше изучать «революционный метраил». Увы.
Что дальше?
После того, как эксперты определились с тем, что LK-99 не является сверхпроводником комнатных температур, вопрос о создании подобного материала остается открытым. Судя по имеющимся на сегодняшний день научным исследованиям, поиск материала, способного передавать электрический ток без потери энергии продолжается.
Хорошие новости, к счастью, есть – за последние несколько лет был достигнут значительный прогресс в создании нулевого сопротивления в обычных условиях: исследователи нашли альтернативный путь к нулевому сопротивлению при комнатной температуре в так называемых топологических изоляторах.
Топологический изолятор — особый тип материала, который в объёме представляет собой диэлектрик (изолятор), а на поверхности проводит электрический ток.
Графен – материал, изготовленный из листов углерода толщиной всего в один атом, можно превратить в топологический изолятор в сильном магнитном поле. Вот только требуемое магнитное поле настолько велико, что его можно создать лишь в нескольких лабораториях по всему миру.
Способность LK-99 левитировать не делает материал сверхпроводником
Существуют и другие типы топологических изоляторов, которые работают без внешнего магнитного поля. Современные версии этих материалов демонстрируют нулевую стойкость только при очень низких температурах, но, по-видимому, нет причин, по которым они не могли бы работать при комнатной температуре.
К сожалению, подобные материалы могут пропускать лишь ограниченное количество тока и, вероятно, непригодны для создания мощных магнитов. Но они все еще могут быть полезны для передачи крошечных электрических сигналов, используемых в компьютерных чипах и ученые активно работают в этом направлении.
