LK-99 miał być wyjątkowym nadprzewodnikiem, który działa w temperaturze pokojowej. Tego typu materiały są na równi wyczekiwane, jak zimna fuzja. I jeśli możemy je porównać do czegoś z przeszłości, to do kamienia filozoficznego, który miał zamieniać ołów w złoto. Oczywiście alchemikom nie udało się niczego takiego uzyskać i chociaż dzisiaj taki proces jest możliwy, to okazuje się bardzo nieopłacalny. A skoro już przy ołowiu jesteśmy, to on, wraz z tlenem, fosforem i domieszką miedzi miał stanowić część składową LK-99. I tym razem jednak zawiódł.
LK-99 nie jest nadprzewodnikiem, ale czym one w ogóle są?
Zanim przejdziemy do omówienia LK-99, to musimy sobie wyjaśnić kilka kwestii: czym są te całe nadprzewodniki i po co są nam one w ogóle potrzebne. Otóż nadprzewodnik to materiał, który przewodzi prąd elektryczny, nie wykazując przy tym oporu elektrycznego. Tutaj warto podkreślić, że wszystkie przewodniki cechują się oporem elektrycznym, który konwertuje energię elektryczną na termiczną.
Tym samym wszystko, co nie jest grzałką elektryczną, musi się mierzyć ze stratami energii. Czemu nie grzałka? No cóż, ponieważ w jej przypadku zamiana energii elektrycznej na termiczną jest tym, czego oczekujemy. Jednak nawet w jej przypadku nadprzewodniki mają sens, ponieważ wyeliminowałyby straty energii, które mają miejsce, zanim prąd do niej dotrze.
Oprócz zerowego oporu nadprzewodniki wykazują również efekt Meissnera, który polega na wypychaniu pola magnetycznego z wnętrza materiału. Tym samym może on lewitować nad magnesami niezależnie od ich biegunowości i nie wymaga do tego zasilania. Na tym nagraniu podobno LK–99 wykazuje tę właściwość:
LK-99 miał rozwiązać problemy nadprzewodników
Nadprzewodniki oczywiście istnieją. Sek w tym, że są z nimi bardzo duże problemy. Głównym jest natomiast temperatura. Otóż znaczna większość nadprzewodników staje się nimi w niskiej temperaturze. A dokładniej w okolicach zera absolutnego. Schłodzenie czegoś to tak niskiej temperatury samo w sobie zużywa olbrzymie ilości energii i mowa jest raczej o chłodzeniu dość niewielkich i zbitych obiektów. Nie da się więc zamrozić w ten sposób linii przesyłowych.
Większość to jednak nie to samo, co wszystkie, prawda? No cóż, tak naprawdę niska temperatura to ta łatwiejsza z dróg. Część nadprzewodników działa w niemal dowolnej temperaturze, jednak wymaga to olbrzymiego ciśnienia. I nie mam tutaj na myśli czegoś w stylu mocnej prasy hydraulicznej, a raczej o ciśnieniu spotykanym w jądrze gwiazdy.
Co więcej, niektóre z nadprzewodników tracą swoje właściwości w skali makro, chociaż wykazują je w skali mikro. Problemem jest też radioaktywność, czy wysoka toksyczność niektórych z nich, chociaż to raczej tylko kropla goryczy w beczce piołunu i naukowcy pracujący nad nadprzewodnikami chcieliby mieć tylko takie problemy.
Oczywiście to tylko dość mocno uproszczone omówienie problemów z nadprzewodnikami. Jeśli chcielibyście się mocniej w to zagłębić, to gorąco polecam poniższy film.
Dlaczego LK-99 był taką sensacją?
Wiemy już, czym są nadprzewodniki – przynajmniej z grubsza – oraz jakie mamy z nimi problemy. Tu więc rodzi się pytanie: po co nam one? Skoro stanowią tak duży problem, to czy nie możemy ich po prostu olać? No cóż, tak właściwie to nie. Na przykład z powodu dostarczania energii elektrycznej. Im dalej odbiornik znajduje się od źródła, tym mamy większe straty przesyłowe. Z tego powodu elektrownie i elektrociepłownie znajdują się w całej Polsce: stworzenie jednego, wielkiego zagłębia energetycznego nie miałoby sensu z powodu strat energii.
Gdybyśmy jednak mieli linie z nadprzewodników, to nie tylko Polska mogłaby mieć centrum produkcji energii: takie przedsięwzięcie byłoby możliwe na światową skalę. Potężna elektrownia na Pacyfiku wykorzystująca prądy oceaniczne? Czemu by nie! Elektrownie słoneczne na Antarktydzie korzystające z polarnego dnia? Da się zrobić! Elektrownie słoneczne na pustyniach w Australii i w Afryce, które zasilają dużą część świata bez przerwy, ponieważ słońce zawsze świeci nad którąś z nich? Dzięki nadprzewodnikom to byłoby możliwe.
A to dopiero początek: wyobraźcie sobie bezgłośną, cienką jak laptop stację roboczą, albo serwerownię, które przy okazji niemal nie zużywają prądu. I wszystko to bez żadnego chłodzenia. Oczywiście to byłoby o wiele trudniejsze, ponieważ wymagałoby stworzenia półprzewodnika o właściwościach nadprzewodzących, który działałby w temperaturze pokojowej.
O wiele bliższa byłaby rewolucja w transporcie, ponieważ dzięki efektowi Meissnera pociągi magnetyczne mogłyby osiągać jeszcze wyższą efektywność, zużywając przy tym znacznie mniej energii – elektromagnesy w torach zostałyby zastąpione nadprzewodnikami.
Co więcej, dzięki mniejszym stratom energii wszelkiej maści detektory, czy anteny miałyby znacznie większą czułość. Poprawiłby się więc zasięg bez zwiększania mocy anten, czy ich gęstości. Chociaż podejrzewam, że przeciwnicy rozwoju w tej dziedzinie i tak by protestowali przeciwko takim nowinkom. A i tak jest to tylko kilka przykładowych zastosowań dla nadprzewodników. Tego jest znacznie więcej.
Co było nie tak z LK-99?
Skoro już wiemy, czemu nadprzewodniki są tak ważne, a jednocześnie problematyczne, to przejdźmy do tego, co zawiodło w przypadku LK-99. To bowiem nie był zwykły błąd. W najlepszym wypadku całe badania nad tym materiałem można nazwać naukową fuszerką, lub wręcz czymś, co może nosić znamiona oszustwa. Zacznijmy od najgłośniejszego z przykładów.
Otóż jedynie zespół z Korei Południowej, który ogłosił stworzenie LK-99 był w stanie zaobserwować zjawiska typowe dla nadprzewodników dla tego materiału w temperaturze pokojowej. Naukowcy z innych części świata, mimo że zsyntetyzowali LK-99 nie byli w stanie zaobserwować żadnej, lub jednej z właściwości typowych dla nadprzewodników.
CSIR-National Physical Laboratory w Indiach opublikowało preprint, w którym stwierdzono, że nie ma żadnych oznak nadprzewodnictwa LK-99 w temperaturze pokojowej. Podobne wyniki zostały opublikowane przez amerykański uniwersytet w Maryland, które również podważyło twierdzenia o nadprzewodnictwie w tym materiale, a wręcz uznał go za izolator. Natomiast badania przeprowadzone przez Physics Department of Southeast University w Chinach wykazały, że zerowy opór elektryczny dla LK-99 można osiągnąć tylko w temperaturze -163°C. To podważa twierdzenie o nadprzewodnictwie w temperaturze pokojowej. Co jednak z lewitacją magnetyczną? Otóż efekt ten w przypadku LK-99 jest tylko częściowy.
Jednak same badania przeprowadzone w Korei budzą wątpliwości. Otóż okazuje się, że podczas badań materiału nie przeprowadzono kluczowych testów, takich jak testy anomalii cieplnej, które są standardem w badaniach nad nadprzewodnikami.
No dobrze, ale czym w ogóle są te testy? W dużym skrócie polegają one na pomiarze właściwości termicznych materiału w różnych temperaturach i warunkach. W przypadku nadprzewodników właściwości, takie jak pojemność cieplna, lub inne parametry termiczne ulegają nagłej, skokowej zmianie podczas przechodzenia ze stanu normalnego w stan nadprzewodnictwa.
Awantura w zespole LK-99
Wiarygodność odkrycia podważa także fakt, że informacje na temat tego odkrycia zostały opublikowane jako preprinty, a nie praca naukowa. Nie podlegały więc recenzjom, a są czymś, co można by porównać do wypracowania napisanego w brudnopisie. Co więcej, pojawiły się dwa preprinty, które miały różną liczbę autorów: jeden trzech, a drugi sześciu.
Profesor Hyun-Tak Kim z William & Mary, który jest jednym z autorów, stwierdził, że jeden z preprintów został opublikowany na serwerze arXiv bez jego zgody. Twierdzi on także, że ten z mniejszą liczbą autorów zawiera wiele błędów. Już sama ta sytuacja budzi wielkie wątpliwości.
Tak naprawdę jedyne co udało im się osiągnąć, to bardzo niski opór elektryczny w próbce, który jak ustalili naukowcy z USA, wynikał z zanieczyszczenia próbki siarczkiem miedzi – chociaż wciąż mu daleko do nadprzewodnika – oraz częściowa lewitacja magnetyczna.
Źródło: TheVerge, Tomshardware, PDoSU, YouTube, Fot: wikimedia/Hyun-Tak Kim