LK-99 Superconductor Forse una svolta, forse non così tanto
LK-99 Superconductor una possibile svolta?
Quando a fine luglio gli scienziati sudcoreani hanno riportato una possibile svolta nei superconduttori, le loro affermazioni hanno suscitato sia entusiasmo che scetticismo, con ricercatori di tutto il mondo che si sono affrettati a replicare gli esperimenti.
Un tale superconduttore – che funziona a temperatura ambiente e pressione atmosferica – è uno dei sogni nel cassetto della scienza dei materiali, uno sviluppo che potrebbe massimizzare l’efficienza delle nostre reti energetiche e potenziare la produzione di energia da fusione, accelerare i progressi dei supercomputer quantistici o contribuire a inaugurare un’era di trasporti ultraveloci.
Al momento, però, la storia del superconduttore LK-99 riguarda solo ciò che sta accadendo nei laboratori.
Il 22 luglio, i fisici sudcoreani hanno caricato due articoli su arXiv, un archivio di ricerca non sottoposta a revisione tra pari né pubblicata su una rivista scientifica. È praticamente come caricare una bozza preliminare del proprio lavoro. I ricercatori hanno affermato di aver prodotto il primo superconduttore a temperatura ambiente con una “struttura modificata di piombo-apatite” drogata con rame e chiamata LK-99.
Parte della “prova” fornita dal team è un video che mostra il composto che levita sopra un magnete, una caratteristica chiave dei materiali superconduttori.
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Le audaci affermazioni hanno fatto un’enorme impressione agli esperti del settore.
“Le sostanze chimiche sono così economiche e non è difficile produrle”, ha detto Xiaolin Wang, un scienziato dei materiali presso l’Università di Wollongong in Australia. “Ecco perché è come una bomba nucleare nella comunità”.
Ma ciò che è successo in quel laboratorio in Corea del Sud è solo un primo passo per capire se i risultati abbiano veramente implicazioni pratiche per la tecnologia e il suo ruolo nelle nostre vite. Abbiamo bisogno di più dati e ci sono ragioni per essere prudenti.
Come funzionano i superconduttori
Un vero superconduttore a temperatura ambiente sarebbe un grande traguardo, degno di festeggiamenti. I materiali moderni che utilizziamo per condurre l’elettricità, come il filo di rame che fornisce energia alla nostra casa, sono inefficienti. Mentre gli elettroni attraversano il filo, si scontrano con gli atomi del materiale, creando calore e causando una perdita di energia. Questo è noto come resistenza elettrica e fa sì che fino al 10% dell’elettricità venga sprecata durante il trasferimento attraverso le linee di trasmissione fino alle case. Anche i nostri dispositivi elettronici subiscono perdite di energia.
Ma se i fili e le linee di trasmissione fossero realizzati con un materiale superconduttore, si potrebbero praticamente annullare tali perdite. Gli elettroni si combinano in coppie mentre attraversano il materiale e non si scontrano tanto con gli atomi, consentendo loro di fluire liberamente.
Materiali superconduttori esistono già e vengono utilizzati in varie applicazioni, come macchine a risonanza magnetica, in tutto il mondo. Tuttavia, questi richiedono temperature estremamente basse (avvicinandosi allo zero assoluto a circa meno 459 gradi Fahrenheit) o pressioni estremamente elevate (oltre 100.000 volte la pressione atmosferica).
Nel frattempo, la Central Japan Railway sta costruendo un sistema di levitazione magnetica superconduttiva per trasportare passeggeri tra Tokyo e Nagoya. Il treno SCMaglev utilizza ruote in gomma per raggiungere velocità di circa 93 miglia all’ora prima che entri in funzione il sistema magnetico superconduttivo. Dovrebbe essere in grado di raggiungere velocità di 311 miglia all’ora.
Il processo richiede una lega di niobio-titanio superconduttivo, che viene raffreddata a meno 452 gradi Fahrenheit con elio liquido.
Un superconduttore a temperatura ambiente come LK-99 renderebbe tutto ciò un’impresa molto più economica e impedirebbe la necessità di accumulare elio. (Nonostante alcune preoccupazioni nei media negli ultimi anni, non ci stiamo quedando senza elio nel prossimo futuro, ma viene prodotto solo in pochi paesi, quindi problemi di approvvigionamento possono causare enormi aumenti di prezzo.)
Scetticismo sui risultati di LK-99
Wang e altri esperti di superconduttività si sono mostrati scettici nei confronti dell’esperimento originale di LK-99, evidenziando incongruenze nei dati. Wang sottolinea che i risultati non dovrebbero essere sovrastimati “fino a quando non saranno forniti dati sperimentali più convincenti”. Lo scorso fine settimana, il suo team presso l’Università di Wollongong ha iniziato a lavorare per replicare i risultati, ma ha avuto problemi con la fabbricazione del campione.
In un’intervista con la rivista Science, Michael Norman, un fisico presso l’Argonne National Laboratory, è stato schietto. Ha detto che il team sudcoreano “sembra essere composto da dilettanti veri”.
Su Across X, il sito web precedentemente noto come Twitter, LK-99 è stato un argomento di tendenza per giorni. È ufficialmente entrato nel territorio dei meme – tutti parlano di “rocce fluttuanti” – e ha generato alcune affermazioni stravaganti, con molti che hanno notato l’abbondanza di account che passano rapidamente dalla promozione degli investimenti in intelligenza artificiale al sostegno improvviso delle azioni dei superconduttori. Ad esempio, le azioni dell’American Superconductor Corporation sono raddoppiate dall’27 luglio.
Anche il CEO di OpenAI, l’azienda produttrice di ChatGPT, Sam Altman, ha commentato, scherzando, “adoro queste email da parte dei reclutatori che chiedono 2+ anni di esperienza con lk-99”.
Lo scetticismo intorno a LK-99 è giustificato. Nel corso degli anni molte squadre hanno affermato di aver scoperto superconduttori a temperatura ambiente. La maggior parte di queste affermazioni non è stata in grado di resistere alla verifica scientifica.
Ad esempio, nel 2020, un team guidato da Ranga Dias, un fisico dell’Università di Rochester a New York, ha pubblicato prove di un superconduttore a temperatura ambiente sulla prestigiosa rivista Nature. L’articolo è stato ritirato nel settembre 2022 dopo che sono sorte domande sul modo in cui i dati sono stati elaborati e analizzati nel documento. Gli autori sostengono che i dati grezzi forniscono un forte supporto alle loro affermazioni, ma non è stato possibile replicare il loro esperimento.
Cosa succederà a LK-99
Quindi, cosa significa LK-99 per te? In questo momento, probabilmente non molto, a meno che tu non voglia addentrarti in un labirinto di fisica su X e farti coinvolgere nell’attimo. Nel futuro prossimo, nemmeno molto.
Siamo ancora alle prime fasi della replicazione degli esperimenti su LK-99, ma le cose non sembrano promettenti. Due studi condotti da due gruppi di ricerca separati e pubblicati su arXiv lunedì non sono stati in grado di replicare la ricerca sudcoreana. Alcuni comportamenti di superconduttività del materiale sono stati osservati in campioni molto piccoli da parte di ricercatori cinesi, ha dichiarato Wang.
La scienza è generalmente un processo lento. La conferma del lavoro del team sudcoreano si prevedeva richiedesse una settimana, ma con l’entusiasmo già alle stelle, gli studi teorici si sono affrettati a cercare di spiegare le caratteristiche di LK-99.
Sinéad Griffin, una fisica del Lawrence Berkeley National Laboratory, ha fornito alcune analisi sulle capacità di LK-99 utilizzando simulazioni su supercomputer. (Il post di Griffin su X era accompagnato da un meme di Barack Obama che fa cadere il microfono.) Questo studio è stato pubblicato su arXiv come preprint.
I fisici che hanno commentato il lavoro di Griffin sono stati scettici sul riferimento al microfono cadente e non sono stati convinti che fornisca una solida prova della superconduttività. Griffin stessa ha chiarito i suoi risultati in un thread su X mercoledì, affermando che né ha dimostrato né fornito prove della superconduttività del materiale, ma ha mostrato interessanti proprietà strutturali ed elettroniche che hanno caratteristiche in comune con i superconduttori ad alta temperatura (cioè, ben al di sopra dei -452 gradi Fahrenheit, ma molto, molto al di sotto della temperatura ambiente).
Anche se LK-99 si dimostrasse un materiale superconduttore affidabile, il passaggio dalla scienza alla tecnologia potrebbe richiedere ancora più tempo. La produzione affidabile del materiale potrebbe richiedere molti anni e il lavoro teorico di Griffin mostra anche che potrebbe essere difficile sintetizzare il materiale.
LK-99 non sembra essere il Santo Graal, ma potrebbe essere un materiale interessante di per sé, aprendo la possibilità di cercare superconduttori a temperatura ambiente in modi nuovi e inaspettati. Se portasse effettivamente a un superconduttore a temperatura ambiente, allora le possibilità si amplierebbero davvero.
Giuseppe Tettamanzi, docente senior presso la facoltà di ingegneria chimica dell’Università di Adelaide, fa notare che da molto tempo gli scienziati stanno pensando di sostituire i cavi di rame della rete elettrica con cavi superconduttori, una transizione che potrebbe comportare enormi risparmi energetici. Menziona anche i vantaggi per i computer quantistici e il trasporto.
“Qui il limite è il cielo”, ha detto.
Osservare la scienza in azione è emozionante e la passione per LK-99 è un bel cambiamento sul feed di X, almeno per me. Ma la scienza, in azione, richiede tempo e non dovrebbe trarre conclusioni affrettate sulle ripercussioni che un potenziale materiale superconduttore potrebbe avere sul cambiamento del mondo. Ora aspettiamo che i replicatori si mettano al lavoro.
