Nadprzewodniki to materiały, które są w stanie przewodzić elektryczność bez oporu z zerową rezystancją, czyli przy braku oporu elektrycznego. To sprawia, że prąd może płynąć przez nadprzewodniki z niemal zerowymi stratami (a impuls elektryczny szybciej), co oczywiście zdecydowanie ogranicza koszty. Nadprzewodnikami mogą być niektóre pierwiastki, o ile tylko uda się schłodzić je poniżej pewnej temperatury nazywanej temperaturą krytyczną. Jest ona oczywiście inna dla każdego materiału, ale zawsze niska.
I tu rodzi się poważny problem, bo mowa o bardzo niskiej temperaturze, często zbliżającej się do zera absolutnego (0 K, czyli −273,15 stopnia Celsjusza). Nawet dla rodziny nadprzewodników wysokotemperaturowych temperatura krytyczna wciąż jest bardzo niska (najczęściej sporo poniżej -100 stopni Celsjusza). Co więcej, część materiałów przechodzi w stan nadprzewodnictwa nie tylko w niskich temperaturach, lecz także w bardzo wysokim ciśnieniu. Doprowadzenie i utrzymanie nadprzewodników w tak ekstremalnych warunkach jest oczywiście bardzo kosztowne energetycznie, co w zasadzie wyklucza ich zastosowanie w praktyce.
Koreańczycy wynaleźli nadprzewodnik pracujący w temperaturze pokojowej
To dlatego wyniki badań trzech naukowców (Sukbae Lee, Ji-Hoon Kim i Young-Wan Kwon) z Korei Południowej wzbudziły niemałą sensację. W opublikowanym w bazie arXiv artykule opisują oni nowy materiał, który wykazuje się nadprzewodnictwem w temperaturze pokojowej i przy ciśnieniu atmosferycznym. Jest to syntetyczny materiał, który udało im się uzyskać z połączenia ołowiu z dodatkiem jonów miedzi i apatytu (minerału), który nazwali LK-99. Utrzymuje on stan nadprzewodnictwa w dowolnej temperaturze niższej niż 400 K (ok. 127 stopni Celsjusza). Jest to więc pierwszy odkryty nadprzewodnik zachowujący swoje właściwości w "normalnych" warunkach.
Taki materiał byłby zatem niezwykle użyteczny w praktyce, bo - dzięki bardzo wysokiej temperaturze krytycznej - pozostaje nadprzewodnikiem w zasadzie w każdej temperaturze powietrza występującej na Ziemi. Może zostać wykorzystany na przykład w elektronice, gdzie znacząco zwiększy wydajność komputerów, do przesyłu informacji przy pomocy klasycznych przewodów lub do niemal bezstratnego przesyłania energii nadprzewodnikowymi liniami energetycznymi. I to wszystko bez konieczności schładzania wykorzystanego materiału. "Jeśli to prawda, to zmieni świat" - napisał na Twitterze profesor Tim Stearns z Uniwersytetu Rockefellera (w Nowym Jorku).
W przypadku LK-99 - jak i przy innych nadprzewodnikach - występuje zjawisko zaniku (lub wypychania) pola magnetycznego (znane jako efekt Meissnera). Oznacza to, że może on odpychać się od powierzchni magnesu (lub lewitować nad nim), a efekt ten zaprezentowano na filmie, który można zobaczyć w TYM miejscu. Występowanie efektu Meissnera w nadprzewodniku w temperaturze pokojowej aż się prosi o wykorzystanie w kolei magnetycznej. Obecnie pociągi tego typu wykorzystują najczęściej lewitację elektromagnetyczną.
A może jednak nie? Fizycy studzą emocje
Oczywiście na razie mamy do czynienia z tzw. preprintem badania, czyli wstępną wersją pracy naukowej, która nie została jeszcze zrecenzowana i nie pojawiła się na łamach czasopisma naukowego. Pracę opublikowano zaledwie kilka dni temu, dlatego musi minąć trochę czasu, aby została ona oceniona przez środowisko naukowe. Brytyjski portal The Register poprosił jednak kilku fizyków o skomentowanie pracy południowokoreańskich badaczy. Jak pisze, eksperci uważają artykuł za bardzo interesujący, ale sugerują, aby na razie wstrzymać się z ogłaszaniem przełomu.
"Jest zbyt wcześnie, aby stwierdzić, że otrzymaliśmy przekonujące dowody na nadprzewodnictwo w tych próbkach" - stwierdzili Susannah Speller i Chris Grovenor z Uniwersytetu Oksfordzkiego w komentarzu dla portalu. Ich zdaniem "dwa krytyczne zestawy danych" potrzebne do ustalenia nadprzewodnictwa materiału są w badaniu "niewidoczne". Sven Friedemann z Uniwersytetu Bristolskiego również uważa, że w pracy Koreańczyków brakuje ważnych dowodów i radzi ostudzić emocje. Dodaje, że nie jest przekonany, czy pokazana na filmie lewitacja kawałka LK-99 faktycznie jest spowodowana przez obecność tego materiału w stanie nadprzewodzącym.
