Случай из жизни
3 поста
НАЙДЕН ГРААЛЬ ФИЗИКИ - ГОРЯЧАЯ СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ?
Корейские учёные Сокпэ Ли, Чжихун Ким и Янг-Ван Квон заявили об открытии сверхпроводимости при +127°С (400°К).
Если открытие подтвердится, наша цивилизация изменится.
Эффект достигнут на свинцово-апатитовом материале, в котором четверть ионов свинца заменили медью. Ли и Ким получили материал в 1999 и назвали его LK-99 по первым буквам своих фамилий и последним цифрам года.
Сверхпроводящий образец LK-99 парит над магнитом
В марте 2023 года ученые получили патент на LK-99, в апреле была опубликована статья в корейском журнале, но она была на корейском языке и прошла незамеченной. Только 23 июля был опубликован препринт на ArXiv.org (ссылка в конце поста). Сейчас ученые разных стран лихорадочно пробуют повторить эксперимент.
Авторы не были широко известными учёными, впрочем в исследовании сверхпроводимости новичкам часто везло на счастливые случайности.
Сверхпроводимость случайно открыл голландец Хейке Каммерлинг-Оннесом в 1911 в лаборатории в Лейдене. Ученый измерял электрическое сопротивление ртути при снижении температуры. Сопротивление плавно снижалось и вдруг при температуре около -270°С сопротивление упало вообще до нуля. Просто до нуля и всё… При сверхпроводимости сопротивления нет вообще. Мне рассказывали, что в Лейденской лаборатории до сих пор хранится кольцо с током, который включили в 1927 году. Батарею убрали, а ток крутится уже почти 100 лет. Может крутиться вечно, потерь никаких.
Следующие 75 лет ученые строили теорию сверхпроводимости и искали материалы с более горячей точкой перехода. Большой вклад внесла группа Гинзбург-Ландау-Абрикосов-Горьков (теория ГЛАГ), а основной стала теория Бардина-Купера-Шриффера (БКШ). Точку перехода за 75 лет удалось повысить лишь на двадцать градусов. Было опубликовано много работ серьезных ученых, теоретически доказывающие невозможность сверхпроводимости при температурах выше минус 250°С.
Как вдруг в 1986 два швейцарских ученых Мюллер и Беднорц нашли сверхпроводник при температуре минус 238°С. Ученые были неизвестные, работали в маленькой лаборатории фирмы IBM в Цюрихе, про которую научная общественность не слыхала. Материал был керамикой, которая раньше не исследовалась на сверхпроводимость. Та самая керамика, из которой можно тарелки делать. В 1987 Мюллер и Беднорц получили Нобелевскую премию.
Ученые всего мира ринулись экспериментировать с керамикой. Я помню забитую до отказа Центральную Физическую аудиторию физфака, где рассказывали про «тёплую сверхпроводимость». В течение года ученые подняли температуру сверхпроводников ещё на 100 градусов до минус 140°С. В следующие годы рост температуры замедлился. Последний рекорд был в 2019 −23 °C (250K), но под большим давлением (188 ГПа). Для широкого применения не подходит. Теория БКШ не может объяснить теплую сверхпроводимость в керамиках, полная теория высокотемпературной сверхпроводимости до сих пор не построена.
И вот - сообщение о прорыве корейцев сразу до плюс 127°С при атмосферном давлении. Это открывает огромные возможности.
Зачем вообще нужна сверхпроводимость? Думаете, чтобы снизить потери при передаче энергии по проводам? Вряд ли. Сверхпроводящие материалы как правило слишком дороги и сложны в обработке для проводов ЛЭП.
Основное применение сверхпроводников - для катушек, создающих мощное магнитное поле. Поэтому важно, что помимо высокой температуры корейский материал LK-99 показал устойчивость сверхпроводимости к высокому магнитному полю.
Применение горячих сверхпроводников может помочь созданию термоядерной электростанции на ТОКАМАКе (ТОроидальная КАмера с МАгнитными Катушками), где очень мощное магнитное поле, удерживает очень горячую плазму. Я уже давно считал, что мы никогда не увидим коммерческую термоядерную электростанцию, но на горячих сверхпроводниках такая станция может стать возможной. Правда, лет через 30-50, не раньше, но шанс есть.
Другим возможным применением может стать магнитная левитация - полёты на магнитной подушке. В фильмах типа «Назад в будущее» или «Звездные войны» разные устройства парят в воздухе без затрат энергии. Вряд ли ученые освоят антигравитацию, а вот парение в магнитном поле было открыто ещё в 1933 Вальтером Мейснером. Это явление называют также «эффектом Магомета» - по преданию гроб Пророка в Медине вечно висит в воздухе между небом и землей. А вдруг там мощный горячий природный сверхпроводник? ) Проверить невозможно, доступа к гробнице Мухаммеда нет, саудовские богословы запрещают поклонение гробницам.
Если бы LK-99 оправдал ожидания, поезда МагЛев на магнитной подушке стали бы гораздо экономичнее и дешевле. Да и ГиперЛуп Илона Маска обрел бы второе дыхание.
Поезд МагЛев “CRRC 600” Китай. Скорость 620 км/час. Начало эксплуатации 2025 год
Для летающих автомобилей пришлось бы прокладывать сверхпроводящие контуры под дорогами, что маловероятно, но сверхпроводники могли бы окончательно зафиксировать победу электромобилей над двигателями внутреннего сгорания. Сверхпроводники могут работать как накопители энергии. Ток закачивается в сверхпроводящее кольцо, а потом оттуда забирается. Насколько я понимаю, подобное устройство вполне возможно.
Есть и другие применения: в МРТ, квантовых компьютерах.
В конце статьи авторы написали: «Мы верим, что наша работа станет историческим событием, которое откроет новую эру для человечества».
Оптимистично…
Ждём подтверждения открытия.
ЛИТЕРАТУРА:
1. “The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor” Sukbae Lee, Ji-Hoon Kim, Young-Wan Kwon
Показать полностью
4
2
