Superconductor LK-99 Tal vez un avance, tal vez solo una nueva esperanza
Superconductor LK-99 avance o nueva esperanza.
Cuando los científicos surcoreanos informaron de un posible avance en los superconductores a finales de julio, sus afirmaciones desataron oleadas de emoción y escepticismo, ya que los investigadores de todo el mundo se apresuraron a replicar los experimentos.
Un superconductor de este tipo, que transmite electricidad sin pérdida de energía a temperatura ambiente y presión atmosférica 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 de energía y potenciar la producción de energía de fusión; acelerar el progreso en los superordenadores cuánticos; o ayudar a inaugurar una era de transporte super rápido.
Pero por ahora, la historia del superconductor LK-99 se limita a lo que está ocurriendo en los laboratorios.
El 22 de julio, los físicos de Corea del Sur subieron dos artículos a arXiv, un repositorio de investigación en preimpresión, es decir, el tipo de investigación que aún no ha sido revisada por expertos ni publicada en una revista científica. Es básicamente como subir un borrador inicial 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 llamada LK-99.
Una parte de la “prueba” que proporcionó el equipo fue un video que mostraba el compuesto levitando sobre un imán, una característica clave de los materiales superconductores.
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Las audaces afirmaciones causaron un gran revuelo entre los expertos en el campo.
“Los productos químicos son muy baratos y no son difíciles de fabricar”, dijo 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 sucedió en ese laboratorio de Corea del Sur es solo el 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 razones para ser cautelosos.
Cómo funcionan los superconductores
Un superconductor a temperatura ambiente sería un gran avance digno de celebración. Los materiales modernos que utilizamos para conducir electricidad, como el cableado de cobre que suministra energía a tu hogar, son ineficientes. A medida que los electrones avanzan por el cable, chocan con los átomos del material, creando calor y perdiendo energía. Esto se conoce como resistencia eléctrica, la razón por la cual hasta el 10% de la electricidad se desperdicia 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, podrías prácticamente eliminar esas pérdidas. Los electrones se emparejan a medida que avanzan por el 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 las máquinas de resonancia magnética, en todo el mundo. Sin embargo, estos requieren temperaturas extremadamente bajas (cerca del cero absoluto a unos menos 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 93 millas por hora antes de que el sistema magnético superconductor se haga cargo. Debería poder alcanzar velocidades de 311mph.
El proceso requiere una aleación de niobio-titanio superconductor, que se enfría a menos 452 grados Fahrenheit con helio líquido.
Un superconductor a temperatura ambiente como el LK-99 haría que este proyecto sea mucho más económico y significaría que no sería necesario acumular helio. (A pesar de algunas preocupaciones en los medios de comunicación en los últimos años, no nos estamos quedando sin helio en un futuro cercano, pero se produce en solo unos pocos países, por lo que los problemas de suministro pueden causar grandes aumentos de precios).
Escepticismo sobre los resultados del LK-99
Wang y otros expertos en superconductividad han sido escépticos acerca del experimento original del LK-99, señalando inconsistencias en los datos. Él dice que los resultados no deberían ser exagerados “hasta que se proporcionen más datos experimentales convincentes”. El pasado fin de semana, su equipo en la Universidad de Wollongong comenzó a trabajar en la replicación de los resultados, pero han tenido problemas con la fabricación de las muestras.
En una entrevista con la revista Science, Michael Norman, un físico del Laboratorio Nacional Argonne, fue directo. Dijo que el equipo surcoreano “parece ser verdaderamente inexperto”.
Hasta ahora, los intentos de seguir la receta y confirmar la superconductividad del LK han fracasado en su mayoría. El seguimiento de la oleada de nuevos experimentos de superconductividad en varios laboratorios y por parte de individuos se ha convertido en algo así como una industria casera.
En toda X, el sitio web anteriormente conocido como Twitter, el LK-99 ha estado en tendencia durante días. Ha cruzado oficialmente al territorio de los memes, todos hablan de “rocas flotantes”, y ha generado algunas afirmaciones extravagantes, con muchos notando la abundancia de cuentas que rápidamente pasan de promover inversiones en IA a respaldar acciones en superconductores. Las acciones de la American Superconductor Corporation se han duplicado desde el 27 de julio.
Incluso el CEO de OpenAI, Sam Altman, fabricante de ChatGPT, opinó en broma: “me encantan estos correos electrónicos de reclutadores que solicitan más de 2 años de experiencia con lk-99”.
El escepticismo en torno a 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 liderado por Ranga Dias, un 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 retirado en septiembre de 2022 después de que surgieran preguntas sobre la forma en que se procesaron y analizaron los datos en el documento. Los autores sostienen que los datos sin procesar brindan un sólido respaldo a sus afirmaciones, pero no se ha logrado replicar su experimento.
¿Qué sigue para LK-99?
Entonces, ¿qué significa LK-99 para ti? En este mismo momento, probablemente no mucho, a menos que quieras adentrarte en un agujero de conejo de la física en X y dejarte llevar por el momento. En un futuro cercano, tal vez tampoco mucho.
Todavía estamos en los primeros días de replicar los experimentos de LK-99, pero las cosas no se ven muy bien. Dos estudios realizados por dos grupos de investigación diferentes 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 han sido observados en muestras muy pequeñas por investigadores chinos, señaló Wang.
La ciencia es generalmente un proceso lento. Confirmar el trabajo del equipo de Corea del Sur podría llevar mucho más tiempo. Pero con la emoción ya en su punto máximo, los estudios teóricos se apresuraron a tratar de explicar las características de LK-99.
Sinéad Griffin, una física del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, proporcionó algunos análisis de las capacidades de LK-99 utilizando simulaciones en supercomputadoras. (La publicación de Griffin en X estuvo acompañada de un meme de Barack Obama dejando caer el micrófono). Este estudio también se publicó en arXiv como un preimpreso.
Los físicos que opinaron sobre el trabajo de Griffin fueron cínicos respecto a la referencia del micrófono caído y no estaban convencidos de que proporcionara pruebas sólidas de superconductividad. Griffin misma aclara sus resultados en un hilo de X el miércoles, diciendo que ni demuestran ni proporcionan evidencia de superconductividad en el material, pero muestran propiedades estructurales y electrónicas interesantes que tienen características en común con los superconductores de alta temperatura (es decir, muy por encima de los menos 452 grados Fahrenheit, pero mucho, mucho, mucho por debajo de la temperatura ambiente).
Incluso si LK-99 resulta ser un material superconductor confiable, traducir la ciencia a la tecnología puede ser un proceso aún más lento. Producir el material de manera confiable podría llevar muchos años y el trabajo teórico de Griffin también muestra que podría ser difícil sintetizar el material.
LK-99 no parece ser el Santo Grial, pero puede ser un material interesante por sí mismo, abriendo las posibilidades de buscar superconductores a temperatura ambiente de nuevas y sorprendentes formas. Si realmente condujera a un superconductor a temperatura ambiente, entonces las posibilidades realmente se abrirían.
Giuseppe Tettamanzi, profesor titular en la escuela de ingeniería química de la Universidad de Adelaide, señala que durante mucho tiempo los científicos han estado pensando en reemplazar los cables de cobre de la red eléctrica con cables superconductores, un cambio que podría proporcionar un enorme ahorro de energía. También menciona los beneficios para las computadoras cuánticas y el transporte.
“Aquí no hay límites”, dijo.
Presenciar la ciencia en acción es emocionante y la pasión por LK-99 es un cambio agradable en la alimentación de X, al menos para mí. Pero la ciencia, en acción, lleva tiempo y no debería llegar a conclusiones sobre las ramificaciones cambiantes del mundo de un material superconductor potencial. Así que ahora esperamos a que los replicadores comiencen a trabajar.
