Por qué todos querían LK

Han sido unas semanas salvajes para la comunidad científica mundial que quedó breve pero gloriosamente hipnotizada por lo que parecía un trozo de roca.

Hacia finales de julio, investigadores de Corea del Sur descubrieron un material parecido a una roca no más grande que un pequeño fragmento de vidrio, llamado LK-99, y lo declararon como el primer superconductor de presión ambiente y temperatura ambiente del mundo.

En su sentido más básico, un superconductor describe cualquier material con propiedades que hacen que la resistencia eléctrica (una medida de qué tan bien algo resiste el flujo de electricidad) sea esencialmente inexistente.

La resistencia significa que desperdiciamos electricidad prácticamente cada vez que usamos algo que requiere energía. Descubrir un superconductor a temperatura ambiente pondría fin a esta ineficiencia, haría realidad la ciencia ficción y cambiaría por completo la forma en que viven los humanos.

Niladri Banerjee, profesora titular del departamento de física del Imperial College de Londres, dijo a Insider que, a nivel atómico, esta caída en la resistencia ocurre cuando los electrones cargados negativamente, que normalmente se repelen entre sí, se unen para formar pares "en condiciones muy bajas". circunstancias especiales." Esta unión crea estabilidad que evita el tipo de dispersión que normalmente causaría resistencia.

Las condiciones para lograr esto son bastante inviables.

"Se forman a temperaturas muy bajas", dijo Banerjee. "Si aumentas la temperatura, la disrupción térmica (todo el movimiento de los átomos y electrones) hace que los pares se rompan".

En el caso de un metal como el niobio, que se utiliza hoy en día como superconductor, se necesita una temperatura de aproximadamente -263 grados Celsius para aplastar la resistencia eléctrica.

Entonces, cuando los hallazgos de LK-99 se presentaron en arXiv, un repositorio abierto para artículos de investigación, científicos de todo el mundo expresaron tanto incredulidad como euforia dadas las implicaciones que cambiarían el mundo.

Gran parte del drama posterior se debe al hecho de que las afirmaciones no fueron revisadas por pares antes de su publicación, lo que significa que deben replicarse antes de que alguien pueda emocionarse realmente. Sabiendo esto, una gran cantidad de profesionales y científicos de salón se lanzaron a la acción en un gigantesco y febril experimento público en Internet.

Desafortunadamente, en menos de 30 días desde que el artículo cayó como una bomba, sus resultados sugieren que fue un fracaso.

En un hilo sobre X, Michael Fuhrer, profesor de la Facultad de Física de la Universidad de Monash en Australia, dijo que el artículo original cumplió su propósito, incluso si llevó a los investigadores a exponer fallas en la investigación.

"Los científicos que informaron sobre LK-99 ahora saben exactamente qué preguntas deben abordarse para producir evidencia convincente de superconductividad... lo que hará que la ciencia avance más rápido si hay algo que encontrar", dijo.

Es un "si" que es demasiado grande para ignorarlo, aunque Banerjee dice que hay algunas advertencias: un superconductor a temperatura ambiente por sí solo no acelerará el progreso tecnológico.

Dicho esto, un descubrimiento futuro supondría, en palabras de Banerjee, "uno de los mayores avances en física del último siglo".

Así es como un superconductor a temperatura ambiente podría cambiarlo todo:

Las imágenes por resonancia magnética son una herramienta vital en la evaluación de un paciente por parte de un médico, con sus potentes imanes y ondas de radio capaces de producir imágenes increíblemente detalladas del interior de un cuerpo humano. Desafortunadamente, también cuestan muchísimo dinero.

No es raro que las máquinas de resonancia magnética cuesten más de 1 millón de dólares. Con un superconductor a temperatura ambiente, ese coste podría reducirse.

Massoud Pedram, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad del Sur de California, dice que eliminará la necesidad de refrigerante de helio líquido, un material "caro y escaso" que se utiliza para mantener las máquinas lo suficientemente frías para funcionar. .

Banerjee dice que este calor a menudo se debe a que "en la resonancia magnética se necesita un campo magnético grande" a alta presión, algo que se obtiene al enrollar un cable de cobre en varias bobinas y alimentarlo con una corriente alta. Para superar en parte ese problema, dice, se podrían tener "superconductores enrollados", ya que una gran corriente puede pasar a través de ellos sin ninguna "disipación de calor".

El maglev de más de 260 mph de Shanghai, un tren de alta velocidad que conecta el aeropuerto internacional de Pudong con el resto de la ciudad mientras levita sobre las vías, es una hazaña de ingeniería que pocos han podido emular.

En un mundo de superconductores futuristas, puede que ese ya no sea el caso. Al reducir drásticamente los costos de la electricidad, los trenes maglev se volverían instantáneamente más viables financieramente en otras partes del mundo, ya que podrían viajar distancias más largas a una fracción del costo.

Para sus defensores, la fusión encierra la promesa de energía limpia ilimitada, algo que cambiaría por completo la forma en que los investigadores y los formuladores de políticas abordan el desafío existencial de la crisis climática.

En 2020, investigadores del Centro de Fusión y Ciencia del Plasma del MIT, así como la startup derivada Commonwealth Fusion Systems, encontraron una forma de utilizar la "tecnología de cable" superconductor de alta temperatura para generar los fuertes campos magnéticos necesarios para contener el plasma generado en las reacciones de fusión.

Un superconductor a temperatura ambiente iría un paso más allá para ayudar a crear estos campos en condiciones normales.

Elon Musk ha dicho que su gran ambición en Tesla es hacer que los vehículos eléctricos sean mucho más asequibles para todos. Con superconductores a temperatura ambiente, los fabricantes de vehículos eléctricos podrían dar un paso más hacia la entrega de automóviles baratos que funcionen con baterías.

Como informa TechCrunch, los devanados de los motores de vehículos eléctricos podrían reducirse significativamente, al tiempo que tienen el potencial de minimizar el tiempo de carga y reducir el calor que puede provocar incendios en las baterías.

Banerjee dijo que, como en otras áreas, reemplazar el cobre y otros cables conductores en los vehículos eléctricos con un superconductor podría conducir a una "disipación cero o muy, muy baja" de calor.

Las computadoras cuánticas se promocionan como el futuro de la informática y operan en un ámbito de qubits en lugar de bits de ceros y unos como lo hacen las computadoras actuales. Estos qubits ofrecen potencialmente una escala de computación que es exponencialmente más poderosa que los sistemas actuales.

Siguen siendo una promesa lejana a escala comercial por varias razones, entre ellas porque la ampliación de los qubits genera todo tipo de ruido y calor que provocan errores. Obliga a las máquinas a mantenerse a temperaturas extremadamente frías.

Aquí es donde algún día podrían intervenir los superconductores a temperatura ambiente. Al deshacerse del desperdicio de electricidad, en teoría, reducirían drásticamente la demanda de energía y el calor de estas computadoras, allanando el camino para su uso en todo, desde el sistema financiero hasta aprendizaje automático.

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