Superconductor LK-99 De la esperanza de un avance a una realidad más modesta

Superconductor LK-99 From Hope for a Breakthrough to a More Modest Reality

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

Tal superconductor, que transmite electricidad sin pérdida de energía a temperatura ambiente y presión atmosférica normal, es el santo grial de la ciencia de 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 computadoras cuánticas; o ayudar a inaugurar una era de transporte ultrarrápido.

En las semanas desde ese primer informe, sin embargo, la historia del superconductor LK-99 ha girado en torno a lo que está sucediendo en los laboratorios, lo que rápidamente ha reducido la exageración. Los esfuerzos de replicación y confirmación han respaldado a los escépticos y han proporcionado más claridad sobre lo que es y lo que no es el LK-99.

El 22 de julio, los físicos de Corea del Sur subieron dos documentos a arXiv, un repositorio de investigación en preimpresión, que es del tipo que aún no ha sido revisado por pares ni publicado en una revista científica. Básicamente, es como subir un borrador de tu trabajo. Los investigadores afirmaron haber 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 el equipo proporcionó fue un video que mostraba el compuesto levitando sobre un imán, una característica clave de los materiales superconductores.

Las afirmaciones audaces causaron un gran impacto entre los expertos en el campo.

“Los productos químicos son tan baratos y no son difíciles de fabricar”, dijo Xiaolin Wang, un 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 fue solo un primer paso para descubrir si los resultados podrían tener de alguna manera implicaciones prácticas para la tecnología y su papel en nuestras vidas. Necesitábamos más datos y desde el principio había razones para ser cautelosos.

Cómo funcionan los superconductores y dónde encontrarlos

Un superconductor a temperatura ambiente genuino sería un gran avance digno de celebración. Los materiales modernos que usamos para conducir electricidad, como el cableado de cobre que suministra energía a tu hogar, son ineficientes. A medida que los electrones viajan por el cable, chocan con los átomos del material, creando calor y perdiendo energía. Esto se conoce como resistencia eléctrica, la razón por la que hasta el 10% de la electricidad se desperdicia mientras viaja por 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 mientras 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 las máquinas de resonancia magnética, en todo el mundo. Sin embargo, estos requieren temperaturas extremadamente bajas (que se acercan al cero absoluto a alrededor de menos 459 grados Fahrenheit) o presiones extremadamente altas (más de 100,000 veces la presión atmosférica).

Mientras tanto, se está construyendo un sistema de levitación magnética superconductora en Japón central 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 311 mph.

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 de esto un esfuerzo mucho más económico y significaría que no sería necesario acumular helio. (A pesar de algunas preocupaciones en los medios en los últimos años, no se nos está acabando el helio pronto, pero se produce en solo unos pocos países, por lo que los problemas de suministro pueden causar grandes aumentos de precios).

Exageración y escepticismo en torno al LK-99

Desde el principio, Wang y otros expertos en superconductividad se mostraron escépticos acerca del experimento original del LK-99, señalando inconsistencias en los datos. Dijo que los resultados no deberían ser exagerados “hasta que se proporcionen datos experimentales más convincentes”. Su equipo en la Universidad de Wollongong comenzó a trabajar en la replicación de los resultados, pero tuvo problemas con la fabricación de muestras.

En una entrevista con la revista Science publicada el 27 de julio, Michael Norman, un físico del Laboratorio Nacional Argonne, fue franco. Dijo que el equipo surcoreano “parece ser realmente amateur”.

A principios de agosto, los intentos de seguir la receta y confirmar la superconductividad de LK en su mayoría habían fracasado. El seguimiento de la oleada de nuevos experimentos de superconductividad por parte de varios laboratorios y personas se convirtió en algo así como una industria casera.

En X, la red social anteriormente conocida como Twitter, LK-99 fue tendencia durante días. Oficialmente se convirtió en Territorio de Meme: todos hablan de “rocas flotantes” y generó algunas afirmaciones extravagantes, con muchos notando la abundancia de cuentas que rápidamente pasaron de promover inversiones en IA a respaldar acciones en superconductores. Las acciones de la Corporación Americana de Superconductores se duplicaron inmediatamente después del 27 de julio, pero rápidamente volvieron a sus niveles anteriores.

Incluso el CEO de OpenAI, la empresa creadora de ChatGPT, Sam Altman, hizo un comentario bromeando: “me encantan estos correos electrónicos de reclutadores que piden más de 2 años de experiencia con lk-99”.

El escepticismo en torno a LK-99 está bien fundamentado. 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 retractado en septiembre de 2022 después de que se plantearan preguntas sobre la forma en que se procesaron y analizaron los datos en el documento. Los autores mantienen que los datos sin procesar brindan un fuerte respaldo a sus afirmaciones, pero la replicación de su experimento no se ha logrado.

Las consecuencias de 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.

La replicación de los experimentos de LK-99 en su mayoría ha resultado en fracasos. Dos estudios realizados por dos grupos de investigación diferentes y publicados en arXiv el 31 de julio no pudieron replicar la investigación surcoreana. 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 más alto en ese momento, los estudios teóricos se apresuraron a tratar de explicar las características de LK-99.

Sinéad Griffin, una física del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, proporcionó algún análisis de las habilidades de LK-99 utilizando simulaciones en supercomputadoras. (La publicación de Griffin en X iba acompañada de un meme de Barack Obama dejando el micrófono.) Este estudio también se publicó en arXiv como un preprint.

Los físicos que opinaron sobre el trabajo de Griffin fueron cínicos acerca de la referencia al micrófono y no estaban convencidos de que proporcionara una prueba sólida de superconductividad. La propia Griffin aclaró sus resultados en un hilo de X, diciendo que ni probaba ni daba evidencia de superconductividad en el material, pero mostraba interesantes propiedades estructurales y electrónicas que tienen características en común con los superconductores de alta temperatura (es decir, mucho más allá de los -452 grados Fahrenheit, pero mucho, mucho más bajos que la temperatura ambiente).

A mediados de agosto, un artículo en la revista Nature citó evidencia creciente de que LK-99 no es un superconductor, incluyendo un experimento que reprodujo la levitación parcial utilizando un material que no es un superconductor. Citó a Inna Vishik, una experimentalista de la materia condensada de la Universidad de California, Davis: “Creo que las cosas están bastante decididas en este punto”.

Incluso si LK-99 en sí no es el Santo Grial, puede ser un material interesante por sí mismo, abriendo las posibilidades de buscar superconductores a temperatura ambiente de nuevas y sorprendentes formas. Si eventualmente condujera a un superconductor a temperatura ambiente, las posibilidades podrían realmente abrirse.

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 generar enormes ahorros energéticos. También menciona los beneficios para las computadoras cuánticas y el transporte.

“Aquí el límite es el cielo”, dijo.

Observar la ciencia en acción es emocionante, y la pasión por LK-99 fue un cambio agradable en el feed de X, al menos para mí. Pero la ciencia, en acción, lleva tiempo y no debe llegar a conclusiones sobre las ramificaciones cambiantes del mundo de manera precipitada. Por eso, el trabajo de los replicadores es tan importante.