LK

Nov 25, 2023

Los expertos continúan rechazando las extraordinarias afirmaciones de un superconductor a temperatura ambiente. Pero incluso un fracaso podría abrir nuevos caminos para la investigación de materiales.

Cuando los científicos surcoreanos informaron de un posible avance en los superconductores a finales de julio, sus afirmaciones desencadenaron oleadas de entusiasmo y escepticismo mientras investigadores de todo el mundo se apresuraban a replicar los experimentos.

Un superconductor de este tipo, que transmite electricidad sin pérdida de energía a temperatura ambiente y presión de aire normal, es el santo grial de la ciencia de los materiales. Los soñadores esperan superconductores a temperatura ambiente que puedan maximizar la eficiencia de nuestras redes energéticas y potenciar la producción de energía de fusión; acelerar el progreso en las computadoras cuánticas; o ayudar a marcar el comienzo de una era de transporte ultrarrápido.

Sin embargo, en las semanas posteriores a ese primer informe, la historia del superconductor LK-99 ha girado en torno a lo que está sucediendo en los laboratorios, lo que rápidamente hizo que todo el revuelo bajara a la tierra. Los esfuerzos de replicación y confirmación han apoyado a los escépticos y han proporcionado más claridad sobre qué es y qué no es LK-99.

El 22 de julio, los físicos de Corea del Sur subieron dos artículos a arXiv, un repositorio para investigaciones preimpresas, del tipo que aún no ha sido revisado por pares ni publicado en una revista científica. Es básicamente como subir un primer borrador de tu trabajo. Los investigadores afirmaron que habían producido el primer superconductor a temperatura ambiente con una "estructura de apatita de plomo modificada" dopada con cobre y denominada LK-99.

Parte de la "prueba" que proporcionó el equipo fue un vídeo que mostraba al compuesto levitando sobre un imán, una característica clave de los materiales superconductores.

Las audaces afirmaciones causaron un revuelo monumental entre los expertos en el campo.

"Los productos químicos son muy baratos y no difíciles de fabricar", afirmó Xiaolin Wang, científico de materiales de la Universidad de Wollongong en Australia. "Por eso es como una bomba nuclear en la comunidad".

Pero lo que ocurrió en ese laboratorio en Corea del Sur fue sólo un primer paso para determinar si los resultados podrían de alguna manera tener implicaciones prácticas para la tecnología y su papel en nuestras vidas. Necesitábamos más datos y desde el principio había motivos para ser cautelosos.

Un superconductor auténtico a temperatura ambiente sería un gran negocio digno de fanfarria. Los materiales modernos que utilizamos para conducir la electricidad, como el cableado de cobre que suministra energía a nuestro hogar, son ineficientes. A medida que los electrones recorren el cable, chocan con los átomos del material, generando calor y perdiendo energía. Esto se conoce como resistencia eléctrica, razón por la cual se desperdicia hasta el 10% de la electricidad mientras viaja a través de las líneas de transmisión hasta los hogares. La pérdida de energía también ocurre en nuestros dispositivos electrónicos.

Pero si los cables y las líneas de transmisión estuvieran hechos de un material superconductor, prácticamente se podrían anular esas pérdidas. Los electrones forman pares a medida que viajan a través del material y no chocan tanto con los átomos, lo que les permite fluir libremente.

Los materiales superconductores ya existen y se utilizan en diversas aplicaciones, como máquinas de resonancia magnética, en todo el mundo. Sin embargo, estos requieren temperaturas extremadamente bajas (cerca del cero absoluto, alrededor de -459 grados Fahrenheit) o ​​presiones extremadamente altas (más de 100.000 veces la presión atmosférica).

Mientras tanto, Central Japan Railway está construyendo un sistema de levitación magnética superconductora para transportar pasajeros entre Tokio y Nagoya. El tren SCMaglev utiliza ruedas de goma para alcanzar velocidades de alrededor de 150 kilómetros por hora antes de que el sistema magnético superconductor se haga cargo. Debería poder alcanzar velocidades de 311 mph.

El proceso requiere una aleación superconductora de niobio y titanio, que se enfría a -452 grados Fahrenheit con helio líquido.

Un superconductor a temperatura ambiente como LK-99 haría que esto fuera mucho más barato y significaría que no hay necesidad de acumular helio. (Al contrario de algunas preocupaciones en los medios de comunicación en los últimos años, no nos estamos quedando sin helio en el corto plazo, pero se produce sólo en unos pocos países, por lo que los problemas con el suministro pueden causar aumentos masivos de precios).

Desde el principio, Wang y otros expertos en superconductividad se mostraron escépticos sobre el experimento LK-99 original y señalaron inconsistencias en los datos. Dijo que los resultados no deberían publicitarse "hasta que se proporcionen datos experimentales más convincentes". Su equipo de la Universidad de Wollongong comenzó a trabajar para replicar los resultados, pero tuvo problemas con la fabricación de las muestras.

En una entrevista con la revista Science publicada el 27 de julio, Michael Norman, físico del Laboratorio Nacional Argonne, fue directo. Dijo que el equipo de Corea del Sur "parece ser un verdadero aficionado".

A principios de agosto, los intentos de seguir la receta y confirmar la superconductividad de LK habían fracasado en su mayoría. El seguimiento del surgimiento de nuevos experimentos de superconductividad realizados por varios laboratorios e individuos se convirtió en una especie de industria artesanal.

En X, la red social anteriormente conocida como Twitter, LK-99 fue tendencia durante días. Oficialmente cruzó al Territorio Meme (todo el mundo habla de "rocas flotantes") y generó algunas afirmaciones extravagantes, y muchas personas notaron la abundancia de cuentas que rápidamente pasaron de promover inversiones en IA a respaldar repentinamente acciones en superconductores. Las acciones de la American Superconductor Corporation se duplicaron inmediatamente después del 27 de julio, pero rápidamente volvieron a caer a sus niveles anteriores.

Incluso el director ejecutivo de OpenAI, fabricante de ChatGPT, Sam Altman, intervino bromeando: "Me encantan estos correos electrónicos de reclutadores que solicitan más de 2 años de experiencia con lk-99".

El escepticismo en torno al LK-99 está bien fundado. A lo largo de los años, muchos equipos han afirmado haber descubierto superconductores a temperatura ambiente. La mayoría de estas afirmaciones no han resistido el escrutinio científico.

Por ejemplo, en 2020, un equipo dirigido por Ranga Dias, físico de la Universidad de Rochester en Nueva York, publicó evidencia de un superconductor a temperatura ambiente en la prestigiosa revista Nature. El artículo fue retractado en septiembre de 2022 después de que surgieran preguntas sobre la forma en que se procesaron y analizaron los datos del artículo. Los autores sostienen que los datos sin procesar brindan un fuerte respaldo a sus afirmaciones, pero no se ha logrado replicar su experimento.

Entonces, ¿qué significa LK-99 para usted? En este mismo momento, probablemente no mucho, a menos que quieras caer en una madriguera de física en X y quedar atrapado en el momento. En un futuro próximo, quizá tampoco mucho.

Replicar los experimentos del LK-99 ha resultado en gran medida un fracaso. Dos estudios realizados por dos grupos de investigación separados y publicados en arXiv el 31 de julio no pudieron replicar la investigación de Corea del Sur. Algunos de los comportamientos de superconductividad del material fueron observados en muestras muy pequeñas por investigadores chinos, señaló Wang.

Con la emoción en su punto álgido en ese momento, los estudios teóricos se apresuraron a intentar explicar las características de LK-99.

Sinéad Griffin, física del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, proporcionó algunos análisis de las capacidades de LK-99 utilizando simulaciones de supercomputadora. (La publicación de Griffin en X estuvo acompañada por un meme de Barack Obama dejando caer el micrófono). Este estudio también se publicó en arXiv como preimpresión.

Los físicos que opinaron sobre el trabajo de Griffin se mostraron cínicos acerca de la referencia a la caída del micrófono y no estaban convencidos de que proporcionara ninguna prueba sólida de la superconductividad. La propia Griffin aclaró sus resultados en un hilo X, diciendo que no demostró ni dio evidencia de superconductividad en el material, pero sí mostró propiedades estructurales y electrónicas interesantes que tienen características en común con los superconductores de alta temperatura (es decir, muy por encima de -452 grados). Fahrenheit pero muy, muy, muy por debajo de la temperatura ambiente).

A mediados de agosto, un artículo en la revista Nature citó evidencia creciente de que LK-99 no es un superconductor, incluido un experimento que reproduce la levitación parcial utilizando un material que no es un superconductor. Citaba a Inna Vishik, experimentalista de materia condensada de la Universidad de California, Davis: "Creo que las cosas están bastante resueltas en este momento".

Incluso si el LK-99 en sí no es el santo grial, puede ser un material interesante por derecho propio, que abre las posibilidades para buscar superconductores a temperatura ambiente de maneras nuevas e inesperadas. Si de alguna manera finalmente condujera a un superconductor a temperatura ambiente, entonces las posibilidades realmente podrían abrirse.

Giuseppe Tettamanzi, profesor titular de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad de Adelaida, señala que durante mucho tiempo los científicos han estado pensando en sustituir los cables de cobre de la red eléctrica por cables superconductores, un interruptor que podría proporcionar enormes ahorros de energía. También menciona los beneficios para los ordenadores cuánticos y el transporte.

"Aquí el cielo es el límite", afirmó.

Ver la ciencia en acción es emocionante y la pasión por LK-99 fue un cambio bastante agradable en la transmisión X, al menos para mí. Pero la ciencia, en acción, lleva tiempo y no debería sacar conclusiones precipitadas sobre las ramificaciones que cambiarán el mundo. Por eso es tan importante el trabajo de los replicadores.