Всего через несколько недель после публикации 23 июля препринта южнокорейских исследователей Сокпэ Ли, Чжихун Ким и Янг-Ван Квон о создании материала LK-99, якобы демонстрирующего сверхпроводимость при температуре ниже 127°C (400 К) [1], научное сообщество оказалось в эпицентре глобального обсуждения. Это, пожалуй, первый случай, когда потенциальное научное открытие такого масштаба так стремительно и бурно обсуждалось в социальных сетях по всему миру.
Глобальная гонка за повторением
Десятки научных групп по всему земному шару немедленно приступили к синтезу и изучению образцов LK-99, стремясь воспроизвести сенсационные результаты. Корейские учёные представили два ключевых аргумента в пользу сверхпроводимости своего материала: наблюдение магнитной левитации (эффекта Мейснера) и резкое, почти до нуля, падение электрического сопротивления при температуре около 127°C.
Однако, несмотря на все усилия, ни одной независимой группе не удалось в точности повторить эти результаты. Некоторые лаборатории сообщали о наблюдении схожих, но не идентичных эффектов, что лишь подогревало интерес и споры.
Разоблачение: альтернативные объяснения
Как выяснилось в ходе последующих исследований, оба заявленных феномена можно объяснить, не прибегая к гипотезе о сверхпроводимости. Итоги этой научной детективной работы были подведены 16 августа научным журналистом Дэном Гаристо в статье для журнала Nature [2]. Его вывод был однозначен и разочаровывал: LK-99 не является сверхпроводником.
Загадка магнитной левитации
Эффект Мейснера, при котором сверхпроводник выталкивает магнитное поле и левитирует, считается одним из наиболее убедительных доказательств. Видео, опубликованное членом корейской группы Хён-Так Кимом [3], действительно показывало парящий образец, но с важной оговоркой: один его конец касался магнита. Это явление, названное «полулевитацией», позже наблюдали и другие исследователи.
Современное объяснение этого феномена куда прозаичнее. Учёные пришли к выводу, что «полёт» образцов LK-99 был вызван наличием в них ферромагнитных примесей. Бывший гарвардский исследователь Деррик ван Геннеп наглядно продемонстрировал это, создав модель из прессованной графитовой стружки с приклеенными железными опилками. Его искусственный образец вёл себя в магнитном поле абсолютно так же, как и LK-99.
Обратите внимание: Саргассово море, или же море-загадка....
Для сравнения ниже представлены три видео: левитация LK-99, левитация графитовой модели с опилками и классический эффект Мейснера в настоящем сверхпроводнике.Частичная левитация LK-99 над магнитом [3]
Графитовый образец, покрытый ферромагнитной стружкой, парит над магнитом так же как LK-99. Видео Деррека ван Геннепа на Твиттере (Х) [4]
Эффект Мейснера в сверхпроводнике
Это объяснение выглядит правдоподобно, учитывая, что основные компоненты LK-99 (медь, фосфор, свинец) сами по себе не являются ферромагнетиками. Скорее всего, и у корейских учёных, и у других групп, наблюдавших эффект, в синтезированных образцах присутствовали неучтённые магнитные примеси.
Тайна резкого падения сопротивления
Второй ключевой аргумент — резкое снижение сопротивления — также нашёл своё объяснение вне рамок сверхпроводимости. Оказывается, ещё в 1950-х годах был открыт аналогичный эффект в сульфиде меди (Cu2S). При температуре около 127°C его удельное сопротивление скачкообразно падало с 0,02 Ом·см до 0,002 Ом·см [5] (см. график ниже). Интересно, что первые высокотемпературные сверхпроводники, открытые в конце 1980-х, также содержали слои оксида меди. Корейские исследователи отмечали наличие примесей сульфида меди в своих образцах LK-99, что, вероятно, и стало причиной наблюдаемого скачка сопротивления. Важно понимать: очень низкое сопротивление — это ещё не нулевое сопротивление, которое является обязательным признаком сверхпроводимости.
Выводы и уроки «научного детектива»
Столкнувшись с двумя необычными эффектами — левитацией и падением сопротивления — корейская группа, по всей видимости, поспешила с выводами, интерпретировав их как доказательство сверхпроводимости при температуре ниже 127°C.
Исследования LK-99 продолжаются, но текущий научный консенсус склоняется к тому, что этот материал не является столь долгожданным высокотемпературным сверхпроводником. Ситуацию осложняет тот факт, что авторы первоначального открытия не идут на контакт и не предоставляют свои образцы для независимой экспертизы, что является важной частью научной практики.
Эта история, однако, не ставит крест на мечте о «горячей» сверхпроводимости. Теоретически она не запрещена, и её поиски, несомненно, будут продолжены. Эпопея с LK-99 стала ярким примером того, как работает современная наука: от первоначальной сенсации через глобальную проверку и скептический анализ к выверенному, хотя и не всегда ожидаемому, результату.
ЛИТЕРАТУРА:
1. “The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor” Sukbae Lee, Ji-Hoon Kim, Young-Wan Kwon
2. “LK-99 isn’t a superconductor — how science sleuths solved the mystery” Dan Garisto Nature News 16 august 2023
3. Superconductor Pb10−xCux(PO4)6O showing levitation at room temperature and atmospheric pressure and mechanism Hyun-Tak Kim
4. Видео Деррека ван Геннепа на Твиттере (Х)
5. First order transition in Pb10−xCux(PO4)6O (0.9 Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники. Источник статьи: LK-99 - научный детектив. Загадка сверхпроводимости решена?.
[моё]СверхпроводникиЭффект мейснераМагнитная левитацияФизикаВидеоYouTubeДлиннопост 20 Эмоции