Что такое окружающий сверхпроводник и почему так много шума вокруг LK

Сверхпроводимость переживает момент. Идея разработки методов беспрепятственной передачи электроэнергии заманчива, поскольку она потенциально может совершить революцию в энергетической отрасли, сократив отходы, снизив счета и помогая обуздать глобальное потепление. Но сверхпроводимость до сих пор была достигнута только при экстремальных температурах — например, -269C (-452F) — или давлении, что ограничивало ее использование несколькими дорогостоящими приложениями, такими как больничные МРТ-сканеры. Вот почему заявления в этом году о прорыве в разработке первой технологии сверхпроводников при комнатной температуре привлекли внимание всего мира и вызвали резкий рост котировок некоторых корейских и китайских акций. Некоторые ученые выразили серьезные сомнения по поводу сверхпроводника LK-99, но из-за его потенциала изменить жизнь, какой мы ее знаем, эта концепция стала навязчивой идеей для всех, от уважаемых исследователей до стримеров Twitch и знаменитостей TikTok.

1. Что такое сверхпроводник?

Темпераментные свойства электричества загипнотизировали таких людей, как Бенджамин Франклин и Никола Тесла. В обычных обстоятельствах электричество сложно передать из одного места в другое, поскольку электроны сталкиваются друг с другом, создавая тепло и уменьшая мощность. Сверхпроводники — это материалы, которые проводят электричество практически с нулевым сопротивлением — при определенных условиях. В настоящее время известно, что они проявляют такие свойства только при сильном охлаждении или экстремальном давлении. В 1911 году Меркурий стал первым материалом, обладающим этим свойством. С тех пор было обнаружено, что металлические сплавы, керамика и другие материалы проводят электричество практически с нулевым сопротивлением, но только при переохлаждении.

2. Что такое сверхпроводник при комнатной температуре и почему это важно?

Сверхпроводник при комнатной температуре и давлении окружающей среды может проводить электричество без сопротивления и без необходимости охлаждения почти до абсолютного нуля или огромного давления. Создание и масштабирование этого материала могло бы произвести революцию в транспортировке электроэнергии и сократить выбросы парниковых газов: например, возобновляемую солнечную или ветровую энергию можно было бы передавать на большие расстояния без значительных потерь. Они могут значительно повысить жизнеспособность всего, что использует электромагнетизм, и ускорить разработку коммерчески жизнеспособного термоядерного реактора. Журнал Science назвал ее «одной из самых востребованных целей во всей науке о материалах и физике конденсированного состояния».

3. Для чего в настоящее время используются сверхпроводники?

Они используются для изготовления мощных и более эффективных электромагнитов, которые можно использовать для изготовления катушек в некоторых аппаратах магнитно-резонансной томографии (МРТ), позволяющих врачам исследовать мягкие ткани. Сверхпроводящие магниты используются в Японии для подъема поездов над рельсами посредством магнитной левитации, устраняющей трение. Эти сверхпроводящие магниты также играют ключевую роль в ускорителях частиц, таких как Большой адронный коллайдер в ЦЕРН, а также в исследованиях ядерного синтеза. Квантовые компьютеры, такие как те, которые создаются корпорациями Microsoft и Google, принадлежащей Alphabet Inc., также полагаются на сверхпроводники.

4. Что делает сверхпроводимость такой сложной?

Многие исследования сверхпроводников сосредоточены на теориях о том, что происходит внутри материалов при их радикальном охлаждении. Недавно ученые использовали компьютерное моделирование для определения возможного расположения атомов и химических свойств материалов, которые могли бы создать сверхпроводники, работающие в различных условиях. Но остается огромное количество возможных комбинаций, которые потребуют тестирования.

5. Какова новая претензия?

В двух статьях ученых-материаловедов из Центра исследований квантовой энергии и Корейского института науки и технологий в Сеуле утверждается, что они «впервые в мире» синтезировали сверхпроводящий материал при комнатной температуре. Соединение, которое они назвали ЛК-99, состоит из свинца, фосфора и кислорода. Исследователи утверждают, что доказали сверхпроводимость LK-99, продемонстрировав, как материал реагирует, когда через него пропускается электричество или когда он подвергается воздействию магнитных полей, и все это без охлаждения материала или воздействия на него давления. Документы были опубликованы еще до публикации, то есть работа не была проверена экспертами. Однако эти статьи побудили исследователей и лаборатории по всему миру попытаться повторить результаты. По крайней мере один человек вел прямую трансляцию своих усилий на Twitch.