Представьте себе мир, в котором все произведенное на электростанциях электричество доставляется без потерь, летающие поезда являются обычным транспортомб электромоторы выдают свою пиковую мощность постоянно, а не только несколько минут, приборы МРТ становятся почти карманными, Wi-Fi работает в сотни раз быстрее, в одну розетку можно подключать обогреватель, бойлер, кипятильник, чайник и утюг и даже кабели USB передают большую мощность без риска сжечь помещение. Человечество может стоять на пороге технологического рывка, если новое открытие ученых из Южной Кореи окажется правдой. Они ведь говорят, что им случайно удалось наткнуться на сверхпроводник в комнатных условиях. Это мечта, за которой ученые и инженеры «гоняются» уже больше столетия.
Сверхпроводники – это класс материалов, проводящих электрический ток без потерь.
Суперпроводники открывают совершенно новые возможности в технике благодаря возможности передавать большую электрическую мощность без потерь и, как следствие, тепловыделение в проводах. Одним из распространенных устройств, использующих явление сверхпроводимости, является магнитно-резонансный томограф (МРТ). Для создания в нем сильного магнитного поля на его электромагниты подается очень большой электрический ток. Обычные медные провода просто расплавились бы, но использование сверхпроводника приводит лишь к небольшому нагреву.
Однако распространенные сегодня сверхпроводники требуют очень особых условий — температуры около -270 градусов Цельсия, а в некоторых случаях — еще давления в тысячи раз выше атмосферного.
Ученые многие десятилетия охотятся за материалами, которые могли бы проявлять свойства сверхпроводника при комнатных условиях. Вы уже могли читать о нынешнем прорыве в сверхпроводниках — ученые отыскали материал, проявляющий свойства суперпроводника при комнатной температуре, но очень высоком давлении. Это интересный прорыв, однако все еще далекий от массового практического использования.
Но достижение южнокорейских ученых из Института квантовой энергии, Корейского университета и Университета Ханьян обещает революцию. В своей публикации они утверждают, что им удалось изготовить модифицированную форму свинцового апатита под названием LK-99, которая является сверхпроводящей при любой температуре ниже 127°C и не требует высокого давления.
То есть проволока из такого материала в обычных бытовых условиях может передавать киловатт электрической мощности, не нагреваясь. Это в разы превосходит проволоку из серебра или меди того же диаметра – лучших распространенных проводников сегодня.
По словам ученых, путем замены частицы свинца в LK-99 ионами меди объем материала несколько уменьшается, что приводит к незначительным структурным искажениям. Эта деформация приводит к созданию сверхпроводящих квантовых ям. Они объяснили, что эти скважины являются ключевыми для достижения сверхпроводимости. Кроме того, материал не способен расслабляться и терять свою сверхпроводимость.
Их статья показывает кусок сверхпроводящего материала, который частично левитирует от обычного магнита в результате эффекта Мейснера. Магнит вызывает поверхностный ток, превращая изучаемый материал в магнит. Два магнита, обратные одинаковым полюсам, отталкиваются, поэтому исследуемый материал начинает летать над магнитом. Сверхпроводник в теории способен летать вечно над магнитом. На практике существующие сверхпроводники перестают летать, как только нагреваются и теряют свои свойства сверхпроводника, превращаясь в обычный кусок металла, в котором вызванный магнитом электрический ток быстро рассеивается.
Все доказательства и объяснения свидетельствуют о том, что LK-99 является первым сверхпроводником комнатной температуры и окружающего давления, — утверждают авторы в своей статье. — Мы верим, что наша новая разработка станет совершенно новым историческим событием, открывающим новую эру для человечества».
Их исследование еще не принято и не опубликовано в рецензируемом журнале. Проще говоря – их работа должна выдержать проверку других ученых.
В сфере сверхпроводников было «прорывов», не выдерживавших проверки. Поэтому некоторые учёные скептически относятся к публикации южнокорейских ученых.
Профессора Сюзанна Спеллер и Крис Гровенор с факультета материалов Оксфордского университета в Англии заявили изданию The Register, что сомневаются в заявлениях южнокорейской команды.
«Слишком рано говорить о том, что мы получили убедительные доказательства сверхпроводимости в этих образцах», — сказал дуэт. Они добавили, что статья интересна, хотя результаты не совсем убедительны.
Две критические точки данных, необходимые для определения сверхпроводимости LK-99 – изменение его намагниченности, а также теплоемкость – не очевидны в данных, представленных в публикации, утверждали профессора Спеллер и Гровенор.
Другой физик, Свен Фридеманн из Бристольского университета в Англии, заявил, что в документе Южной Кореи отсутствуют важные доказательства. Фридеманн также подверг сомнению то, что кадры в исследовании, где утверждается, что левитация от эффекта Мейснера может быть вызвана не сверхпроводящим источником.
Однако нам, возможно, не придется долго ждать, чтобы узнать, правдивы ли выводы команды. В сопроводительном документе, где подробно описано создание LK-99, команда утверждала, что им понадобилось всего несколько дней и простые лабораторные инструменты для синтеза своего якобы революционного материала.
Если их утверждения окажутся правдой, команда из Кореи совершит один из самых больших прорывов в истории физики, который, несомненно, приведет к революционным изменениям в электронике и технике. Сами учёные гарантированно получат Нобелевскую премию.
