ادعای ساخت ابررساناهای دمای اتاق صحت دارد یا نه؟

31 جولای 2023 – اثر محبوبه شهبازی، گفتگو-اعتبار: هیون تاک کیم

در هفته های گذشته، گروهی از فیزیکدانان کره جنوبی ادعای شگفت انگیزی را مطرح کردند. در دو مقاله بارگذاری شده در سرور preprint arXiv، آنها می گویند که موادی را ایجاد کرده اند که “عصر جدیدی را برای بشریت باز می کند.”

LK-99، یک ترکیب مبتنی بر سرب، ظاهراً یک ابررسانا در دمای اتاق و فشار محیط است. چنین ماده‌ای که برق را بدون هیچ مقاومتی در شرایط عادی هدایت می‌کند، می‌تواند پیامدهای بزرگی برای تولید و انتقال انرژی، حمل‌ونقل، محاسبات و سایر حوزه‌های فناوری داشته باشد.

این مقالات شور و شوق زیادی را در فضای مجازی برانگیخته است و تلاش های زیادی برای تکرار این کار انجام شده است. در عین حال، گزارش هایی مبنی بر اختلاف نظر بین محققان کره ای در مورد اینکه آیا این تحقیق اصلاً باید منتشر می شد یا خیر، وجود دارد.

چرا ابررساناها فوق العاده هستند

هنگامی که جریان الکتریکی از یک هادی معمولی مانند سیم مسی عبور می کند، الکترون ها در حالی که در امتداد حرکت می کنند به اتم ها برخورد می کنند. در نتیجه الکترون ها مقداری انرژی از دست می دهند و سیم گرم می شود.

در یک ابررسانا، الکترون ها بدون هیچ مقاومتی حرکت می کنند. سیم های ابررسانا می توانند الکتریسیته را بدون از دست دادن انرژی منتقل کنند و آهنرباهای ابررسانا به اندازه کافی قدرتمند هستند که قطارها را معلق کرده و پلاسماهای شدید راکتورهای همجوشی را در خود جای دهند.

با این حال، تمام ابررساناهای شناخته شده به دماهای بسیار پایین (معمولاً کمتر از -100 درجه سانتیگراد) یا فشارهای بسیار بالا (بیش از 100000 برابر فشار اتمسفر معمولی) نیاز دارند. این محدودیت ها ابررساناها را برای بسیاری از کاربردها گران و غیرعملی می کند.

چندین تیم از محققان در گذشته ادعا کرده اند که ابررسانایی دمای اتاق را در مواد مختلف در گذشته تشخیص داده اند، اما هیچ یک از این ادعاها در برابر بررسی دقیق تاب نیامده اند. هفته گذشته، مقاله ابررسانایی توسط فیزیکدان آمریکایی Ranga Dias در میان ظن به ساخت داده ها پس گرفته شد.

بنابراین در حالی که یک ابررسانا در دمای اتاق یک کشف شگفت‌انگیز خواهد بود، اما باید با شک و تردید به ادعاهای جدید پاسخ دهیم.

ادعاهای جسورانه

محققان کره جنوبی می گویند LK-99 را می توان در یک فرآیند پخت که ترکیبی از مواد معدنی لانارکیت (Pb2SO5) و فسفید مس (Cu3P) است، درست کرد. آنها می گویند که ماده به دست آمده دو علامت کلیدی ابررسانایی را در فشار هوای معمولی و در دمای تا 127 درجه سانتیگراد نشان می دهد: مقاومت صفر و شناور مغناطیسی.

آنها یک نظریه قابل قبول در مورد اینکه چگونه LK-99 ممکن است ابررسانایی دمای اتاق را نشان دهد ارائه می کنند، اما شواهد تجربی قطعی ارائه نکرده اند. داده های ارائه شده در مقالات غیرقطعی به نظر می رسد.

یکی از نشانه های ابررسانا، اثر مایسنر است که باعث می شود وقتی بالای آهنربا قرار می گیرد، معلق شود.

در یک نمایش ویدئویی، محققان یک قطعه LK-99 را روی یک آهنربا قرار می دهند. یک لبه دیسک تخت LK-99 بالا می رود، اما لبه دیگر به نظر می رسد تماس خود را با آهنربا حفظ می کند.

ما انتظار داریم که یک ابررسانا حرکت کامل و همچنین “قفل کوانتومی” را نشان دهد که آن را در یک موقعیت ثابت نسبت به آهنربا نگه می دارد. در یک تفسیر خیریه، رفتاری که در ویدیو می بینیم ممکن است به دلیل نقص در نمونه باشد، به این معنی که تنها بخشی از نمونه ابررسانا می شود.

بنابراین خیلی زود است که بگوییم شواهد قانع کننده ای برای ابررسانایی دمای اتاق به ما ارائه شده است.

در حال حاضر، تمام آنچه در مورد LK-99 می دانیم از دو مقاله arXiv می آید که مورد بازبینی همتایان قرار نگرفته اند. هر دو مقاله اندازه‌گیری‌های مشابهی را ارائه می‌کنند، اگرچه ارائه غیر متعارف است. با این حال، تفاوت هایی در محتوا و همچنین در تألیف وجود دارد که باعث اعتماد به نفس نمی شود.

کارشناسان از نزدیک مقالات را بررسی خواهند کرد. محققان در آزمایشگاه‌های دیگر تلاش خواهند کرد تا آزمایش‌هایی را که در مقالات شرح داده شده است، بازتولید کنند و ببینند که آیا در نهایت به یک ابررسانا در دمای اتاق ختم می‌شود.

این مراحل حیاتی برای اثبات اعتبار و قابلیت اطمینان ادعاهای LK-99 ضروری هستند. اگر این ادعاها تایید شوند، می تواند یکی از پیشگامانه ترین پیشرفت ها در فیزیک و مهندسی مواد در چند دهه گذشته باشد.

با این حال، تا زمانی که تحقیق تحت بررسی و آزمایش دقیق قرار نگیرد، باید با احتیاط به ادعاها نزدیک شویم. همه ما با علاقه زیادی منتظر نتیجه فرآیند تأیید خواهیم بود.