LK

Nov 27, 2023

Los expertos están rechazando las extraordinarias afirmaciones sobre un superconductor a temperatura ambiente. Esto es lo que significan los resultados del laboratorio y por qué necesitamos tiempo para resolver las cosas.

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

Un superconductor de este tipo (que funciona a temperatura y presión ambiente) es uno de los santos griales de la ciencia de los materiales, un desarrollo que, según los soñadores, podría maximizar la eficiencia de nuestras redes energéticas y potenciar la producción de energía de fusión; acelerar el progreso en las supercomputadoras cuánticas; o ayudar a marcar el comienzo de una era de transporte ultrarrápido.

Sin embargo, en este momento la historia del superconductor LK-99 gira en torno a lo que sucede en los laboratorios.

El 22 de julio, los físicos de Corea del Sur subieron dos artículos a arXiv, un repositorio de 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 es sólo un primer paso para determinar si los resultados realmente tienen implicaciones prácticas para la tecnología y su papel en nuestras vidas. Necesitamos más datos y hay motivos para ser cautelosos.

Un superconductor genuino a temperatura ambiente sería un gran problema, 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 provocando la pérdida de energía. Esto se conoce como resistencia eléctrica y hace que se desperdicie 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 esta tarea fuera mucho más barata y evitaría la necesidad de acumular helio. (A pesar de algunas preocupaciones en los medios de comunicación durante 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 provocar aumentos masivos de precios).

Wang y otros expertos en superconductividad se han mostrado escépticos sobre el experimento LK-99 original, señalando inconsistencias en los datos. Dice que los resultados no deberían publicitarse "hasta que se proporcionen datos experimentales más convincentes". El fin de semana pasado, su equipo de la Universidad de Wollongong comenzó a trabajar para replicar los resultados, pero han tenido problemas con la fabricación de las muestras.

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

En X, el sitio web anteriormente conocido como Twitter, LK-99 ha sido tendencia durante días. Ha cruzado oficialmente al Territorio Meme (todo el mundo habla de "rocas flotantes") y generó algunas afirmaciones extravagantes, y muchos notaron la abundancia de cuentas que rápidamente se transformaron de promover inversiones en IA a respaldar repentinamente acciones en superconductores. Las acciones de la American Superconductor Corporation se han duplicado desde el 27 de julio.

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 podido resistir 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.

Todavía estamos en los primeros días de replicar los experimentos del LK-99, pero las cosas no pintan muy bien. Dos estudios realizados por dos grupos de investigación separados y publicados en arXiv el lunes no pudieron replicar la investigación de Corea del Sur. Algunos de los comportamientos de superconductividad del material han sido observados en muestras muy pequeñas por investigadores chinos, señaló Wang.

La ciencia es generalmente un proceso lento. Se predijo que la confirmación del trabajo del equipo surcoreano llevaría una semana, pero con la emoción ya en su punto álgido, 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 el miércoles, diciendo que no probaba ni daba evidencia de superconductividad en el material, pero sí mostraba propiedades estructurales y electrónicas interesantes que tienen características en común con los superconductores de alta temperatura (es decir, muy por encima de menos 452 Fahrenheit, pero muy, muy, muy por debajo de la temperatura ambiente).

Incluso si LK-99 demuestra ser un material superconductor confiable, traducir la ciencia en tecnología puede ser un proceso aún más lento. Producir de forma fiable el material podría llevar muchos años, y el trabajo teórico de Griffin también muestra que podría resultar difícil sintetizar el material.

No parece que LK-99 vaya a ser el santo grial, pero puede ser un material interesante por derecho propio, que abre las posibilidades para buscar superconductores a temperatura ambiente de formas nuevas e inesperadas. Si esto condujera a un superconductor a temperatura ambiente, entonces las posibilidades realmente se abren.

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 es 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 de un potencial material superconductor que cambiará el mundo. Así que ahora esperamos a que los replicadores se pongan a trabajar.