Haben Wissenschaftler wirklich einen Raumtemperatur-Supraleiter geschaffen? Nicht so schnell, sagen Experten.

Die Forschung, die nicht von Experten begutachtet wurde, hat weltweit virale Nachahmungsversuche ausgelöst.

Wissenschaftler in Südkorea haben behauptet, einen der „heiligen Gral“ der Physik geschaffen zu haben: einen Supraleiter bei Raumtemperatur und -druck. Nun bemühen sich Forscher auf der ganzen Welt darum, die Ergebnisse zu reproduzieren.

Das Material mit der Bezeichnung LK-99 wurde von seinen Erfindern als eines dargestellt, das bei alltäglichen Temperaturen Elektrizität ohne jeglichen elektrischen Widerstand transportieren kann – was in den sozialen Medien zu heftigen Spekulationen und weltfremden Versuchen, selbstgekochte Bleimischungen schweben zu lassen, führte. und ein Wettlauf der Wissenschaftler, das Material nachzubilden und die ursprünglichen Erkenntnisse zu reproduzieren.

Wenn Wissenschaftler bestätigen, dass es sich bei LK-99 um einen Raumtemperatur-Supraleiter handelt, würde dies technologische Fenster für frühere Zukunftskonzepte wie die nahezu verlustfreie Übertragung von Elektrizität und die kalte Kernfusion öffnen.

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Dennoch mahnen Experten zur Vorsicht. Die Ergebnisse wurden in zwei Artikeln beschrieben, die hastig in der Preprint-Datenbank arXiv veröffentlicht wurden. Sie wurden noch nicht einem Peer-Review unterzogen. Und bisher ist es niemandem gelungen, das Ergebnis zu reproduzieren.

„Wenn man die Papiere liest, auch wenn man die Wissenschaft nicht sieht, kann man sehen, dass diese Papiere nicht gut ausgefeilt waren“, sagte Michael Norman, Theoretiker der kondensierten Materie am Argonne National Laboratory, einem der Labore, an denen gearbeitet wird replizieren Sie die Ergebnisse, sagte WordsSideKick.com. „Es steht ein großer Druck auf die Leute, etwas zu veröffentlichen.“

Um das neue Material herzustellen, mischten die südkoreanischen Forscher, die größtenteils für ein Start-up-Unternehmen namens Quantum Energy Research Center in Seoul arbeiteten, Pulver mit Blei, Sauerstoff, Schwefel und Phosphor, bevor sie kleine Mengen Kupfer hinzufügten.

Nach mehreren Stunden Überhitzung verwandelte sich die Mischung in einen grauen Feststoff, dessen elektrischer Widerstand den Forschern zufolge bei 30 Grad Celsius (86 Grad Fahrenheit) auf nahezu Null sank.

Der spezifische Widerstand ist das Maß dafür, wie stark der Elektronenfluss durch ein Material durch innere Reibung behindert wird. Die grundlegende Physik hinter Niedertemperatursupraleitern ist seit Jahrzehnten bekannt, doch Wissenschaftler hatten Mühe, die Materialien bei höheren Temperaturen herzustellen.

Supraleiter haben eine verräterische Eigenschaft: Levitation. Da ein fließender Strom ein Magnetfeld erzeugt, fließen die Elektronen im Inneren beim Übergang von Materialien in supraleitende Zustände ohne Reibung und erzeugen ein Magnetfeld, das einen externen Magneten mit gleicher und entgegengesetzter Kraft abstoßen kann. Platzieren Sie einen Supraleiter über einem Magneten und er schwebt perfekt in der Luft, ein Phänomen, das Meissner-Effekt genannt wird.

In online veröffentlichten Videos schweben zumindest teilweise winzige Flocken von LK-99 in der Luft. Im ursprünglichen Video der Forscher ist eine münzähnliche Probe des Materials zu sehen, die wackelt, wobei eine Seite schwebt und die andere den Magneten darunter berührt.

Bisher haben wissenschaftliche Institutionen elf Versuche unternommen, die Ergebnisse zu reproduzieren, und sieben haben Ergebnisse bekannt gegeben. Von diesen sieben haben drei ähnliche, aber nicht identische Eigenschaften wie die für LK-99 beanspruchten gefunden. Ergebnisse der Huazhong University of Science and Technology in China und der University of Southern California beschreiben Levitation und Forscher der chinesischen Southeast University stellten einen Rückgang der Widerstandsfähigkeit gegenüber Lärmpegeln bei minus 261 F (minus 163,15 C) fest. Die übrigen vier beobachteten weder Magnetismus noch Supraleitung.

Es besteht die Möglichkeit, dass diese gemischten Ergebnisse auf Verunreinigungen in den hergestellten Proben zurückzuführen sind, die von Laboren, die sich beeilten, die Ergebnisse zu reproduzieren, schnell beseitigt wurden.

„Meine Gruppe konnte die Supraleitung von LK-99 noch nicht reproduzieren, obwohl [weitere] Versuche noch im Gange sind“, sagte VPS Awana, der Leiter eines Teams am National Physical Laboratory of India, dessen Team die Ergebnisse aus diesem Grund nicht reproduzieren konnte Sie glauben, dass sich in ihrer Probe Verunreinigungen befanden, sagten sie gegenüber WordsSideKick.com: „Der teilweise Ersatz von Blei durch Kupfer in einer eindimensionalen Kette aus Bleiapatit ist der Schlüssel. Das ist keine leichte Aufgabe.“

Andererseits könnten die vorläufigen Ergebnisse auf tiefere Probleme in der ursprünglichen Forschung hinweisen. Vor seiner endgültigen Bildung durchläuft LK-99 zwei Vorläuferphasen (oder Atomanordnungen): einen diamagnetischen Isolator (der ein Magnetfeld mit seinem eigenen abstößt und keinen Strom leitet) und ein paramagnetisches Metall (das vom Magneten schwach angezogen wird). Felder und leitet Strom).

Wissenschaftler haben spekuliert, dass, wenn diese beiden Phasen nicht klar zu einer neuen Phase zusammenpassten, sie möglicherweise viel Verwirrung gestiftet hätten.

„Unter solchen Umständen lässt man sich leicht täuschen, weil man ein Metall mit einem diamagnetischen Isolator mischt und keines für sich genommen etwas mit Supraleitung zu tun hat“, aber beide könnten sich ähnlich verhalten, sagte Norman.

Mit anderen Worten: Jede dieser Phasen könnte einige Verhaltensweisen aufweisen, die mit Supraleitung verwechselt werden könnten. Und selbst wenn es eine Phase gibt, die supraleitend ist, können Wissenschaftler sie möglicherweise nicht vom Rest der Probe trennen und dafür sorgen, dass sie noch funktioniert.

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„Was Sie wirklich tun möchten, ist den Nullwiderstand und den Meissner-Effekt zu demonstrieren, und zwar vorzugsweise in einer einphasigen Probe“, sagte Norman. „Es könnte da eine kleine Phase geben, die etwas Interessantes bewirkt, aber die Frage ist, was diese kleine Phase ist und ob sie von den anderen isoliert werden kann.“

Trotz ihrer Skepsis sind Wissenschaftler weiterhin an dem neuen Material interessiert. Wenn es bei Raumtemperatur schwebt, ist dies selten, und einige der experimentellen Ergebnisse und vorläufigen theoretischen Beiträge deuten darauf hin, dass LK-99 möglicherweise faszinierende Eigenschaften hat. Da einige Teile der zugrunde liegenden Theorie der Supraleiter noch ungewiss sind, könnte die Untersuchung des Materials wichtige Erkenntnisse darüber liefern, wie seltsame Materialphasen bei höheren Temperaturen funktionieren.

Aber ob sich unter dem mattgrauen Äußeren von LK-99 eine revolutionäre Anwendung für die Raumtemperatur-Supraleitung oder überhaupt eine neue Physik verbirgt, werden Experimentatoren wahrscheinlich Monate brauchen, um sicher zu sein.

„Es wurde offensichtlich überstürzt herausgebracht, weil sie dachten, ein Nobelpreis stünde auf dem Spiel. Für mich ist das normales wissenschaftliches Verhalten“, sagte Nadya Mason, Physikerin für kondensierte Materie an der University of Illinois, Urbana-Champaign, gegenüber WordsSideKick.com. „Das ist schnelle Wissenschaft. Ich bin begeistert von der Tatsache, dass die Leute versuchen, es zu duplizieren, wenn es da draußen ist. Denn wenn die Leute nicht denken würden, dass es vielversprechend ist, würden sie nicht versuchen, es zu reproduzieren.“

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Ben Turner ist ein in Großbritannien ansässiger Mitarbeiter bei Live Science. Er befasst sich neben Physik und Astronomie auch mit Themen wie Technologie und Klimawandel. Er schloss sein Studium der Teilchenphysik am University College London ab und absolvierte anschließend eine Ausbildung zum Journalisten. Wenn er nicht schreibt, liest Ben gerne Literatur, spielt Gitarre und blamiert sich mit Schach.

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