LK-99 Superconductor Forse una svolta, forse solo una nuova speranza
Possibly a breakthrough, possibly just a new hope LK-99 Superconductor.
Quando a fine luglio gli scienziati sudcoreani hanno riportato una possibile svolta nei superconduttori, le loro affermazioni hanno suscitato onde di eccitazione e scetticismo mentre i ricercatori di tutto il mondo si affrettavano a replicare gli esperimenti.
Un superconduttore del genere, in grado di trasmettere l’elettricità senza perdita di energia a temperatura ambiente e pressione atmosferica normale, è un obiettivo ambito della scienza dei materiali. I sognatori sperano in superconduttori a temperatura ambiente che potrebbero massimizzare l’efficienza delle nostre reti energetiche e potenziare la produzione di energia da fusione; accelerare i progressi sui supercomputer quantistici; o contribuire a inaugurare un’era di trasporti ultraveloci.
Al momento, però, la storia del superconduttore LK-99 riguarda solo ciò che accade nei laboratori.
Il 22 luglio, i fisici sudcoreani hanno caricato due articoli su arXiv, un repository per la ricerca preprint, del tipo che deve ancora essere sottoposto a revisione paritaria e pubblicato 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 di apatite di piombo modificata” drogato con rame e chiamato LK-99.
Parte della “prova” fornita dal team era un video che mostrava il composto che levitava su 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, uno scienziato dei materiali presso l’Università di Wollongong in Australia. “Ecco perché è come una bomba nucleare nella comunità”.
Ma ciò che è accaduto in quel laboratorio in Corea del Sud è solo un primo passo per capire se i risultati hanno davvero implicazioni pratiche per la tecnologia e il suo ruolo nella nostra vita. Abbiamo bisogno di più dati e ci sono ragioni per essere cauti.
Come funzionano i superconduttori
Un autentico superconduttore a temperatura ambiente sarebbe una grande novità degna di celebrazione. I materiali moderni che utilizziamo per condurre l’elettricità, come il filo di rame che fornisce energia alla tua casa, sono inefficienti. Mentre gli elettroni procedono lungo il filo, si scontrano con gli atomi del materiale, producendo calore e perdendo energia. Questo fenomeno è noto come resistenza elettrica, la ragione per cui fino al 10% dell’elettricità viene sprecato durante il trasferimento attraverso le linee di trasmissione fino alle case. Anche nei nostri dispositivi elettronici si verifica una perdita di energia.
Ma se i fili e le linee di trasmissione fossero realizzati con un materiale superconduttivo, si potrebbero praticamente annullare tali perdite. Gli elettroni si combinano in coppie mentre viaggiano attraverso il materiale e non si scontrano così tanto con gli atomi, consentendo loro di fluire liberamente.
I materiali superconduttori esistono già e vengono utilizzati in varie applicazioni, come le macchine a risonanza magnetica, in tutto il mondo. Tuttavia, questi richiedono temperature estremamente basse (che si avvicinano 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 di gomma per raggiungere velocità di circa 93 miglia all’ora prima che il sistema magnetico superconduttivo prenda il controllo. Dovrebbe essere in grado di raggiungere velocità di 311 miglia all’ora.
Il processo richiede una lega di niobio-titanio superconduttiva, che viene raffreddata a meno 452 gradi Fahrenheit con elio liquido.
Un superconduttore a temperatura ambiente come LK-99 renderebbe questo sforzo molto più economico e significherebbe non accumulare elio. (Contrariamente a alcune preoccupazioni dei media degli ultimi anni, non stiamo per rimanere senza elio a breve, ma viene prodotto solo in alcuni paesi, quindi problemi di fornitura possono causare aumenti di prezzo massicci.)
Scetticismo sui risultati di LK-99
Wang e altri esperti di superconduttività sono stati scettici riguardo all’esperimento originale di LK-99, evidenziando incongruenze nei dati. Egli afferma che i risultati non dovrebbero essere esaltati “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 sulla replicazione dei risultati, ma ha riscontrato difficoltà nella fabbricazione del campione.
In un’intervista alla rivista Science, Michael Norman, un fisico presso l’Argonne National Laboratory, è stato categorico. Ha detto che il team sudcoreano “sembra composto da dilettanti”.
Fino ad ora, i tentativi di seguire la ricetta e confermare la superconduttività di LK sono per lo più falliti. Monitorare l’impennata di nuovi esperimenti sulla superconduttività in vari laboratori e da parte di privati è diventato una sorta di industria casalinga.
Su X, il sito precedentemente noto come Twitter, LK-99 è stato un trend per giorni. È ufficialmente entrato nel territorio dei meme: tutti stanno parlando di “rocce fluttuanti” e sono state avanzate 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 di azioni nei superconduttori. Le azioni dell’American Superconductor Corporation sono raddoppiate dal 27 luglio.
Anche il CEO di OpenAI, l’azienda produttrice di ChatGPT, Sam Altman, ha scherzato dicendo: “adoro queste email da parte dei reclutatori che chiedono esperienza di almeno 2 anni con lk-99”.
Lo scetticismo intorno a LK-99 è ben fondato. Nel corso degli anni, molte squadre hanno affermato di aver scoperto superconduttori a temperatura ambiente. La maggior parte di queste affermazioni non ha resistito 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 state sollevate domande sul modo in cui i dati nell’articolo sono stati elaborati e analizzati. Gli autori sostengono che i dati grezzi forniscono un forte supporto alle loro affermazioni, ma la replicazione del loro esperimento non è stata raggiunta.
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 prossimo futuro, nemmeno molto.
Siamo ancora nelle prime fasi della replica degli esperimenti su LK-99, ma le cose non sembrano promettenti. Due studi di due gruppi di ricerca separati, pubblicati su arXiv il 31 luglio, 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 dei ricercatori cinesi, ha notato Wang.
La scienza è generalmente un processo lento. Confermare il lavoro del team sudcoreano potrebbe richiedere molto più tempo. Ma con l’eccitazione già alle stelle, gli studi teorici si sono affrettati a cercare di spiegare le caratteristiche di LK-99.
Sinéad Griffin, una fisica presso il Lawrence Berkeley National Laboratory, ha fornito un’analisi delle capacità di LK-99 utilizzando simulazioni su supercomputer. (Il post di Griffin su X era accompagnato da un meme di Barack Obama che lasciava il microfono.) Anche questo studio è stato pubblicato su arXiv come preprint.
I fisici che hanno commentato il lavoro di Griffin erano scettici riguardo al riferimento al microfono e non erano convinti che fornisse una prova solida della superconduttività. Griffin stessa ha chiarito i suoi risultati in un thread su X mercoledì, dicendo che né prova né fornisce evidenze di superconduttività nel materiale, ma mostra interessanti proprietà strutturali ed elettroniche che hanno caratteristiche comuni 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 rivelasse un materiale superconduttore affidabile, tradurre la scienza in tecnologia potrebbe essere un processo ancora più lento. Produrre il materiale in modo affidabile 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 nuove e inaspettate possibilità nella ricerca di superconduttori a temperatura ambiente. Se portasse effettivamente a un superconduttore a temperatura ambiente, allora le possibilità si aprirebbero davvero.
Giuseppe Tettamanzi, docente presso la scuola 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 scelta 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 entusiasmante, e la passione per LK-99 è un bel cambiamento nel feed di X, almeno per me. Ma la scienza, in azione, richiede tempo, e non dovrebbe trarre conclusioni affrettate sulle conseguenze che potrebbe avere un potenziale materiale superconduttore. Quindi ora aspettiamo che i replicatori si mettano al lavoro.
