Experten stehen den Neuigkeiten zum Supraleiter-Durchbruch skeptisch gegenüber

Am Samstag, den 22. Juli, veröffentlichten Forscher in Südkorea einen Artikel, in dem sie die Synthese des möglicherweise ersten Supraleiters bei Umgebungstemperatur der Welt ankündigten.

Wenn ihre Erkenntnisse echt sind, sind die Implikationen enorm. Doch die meisten Experten sind skeptisch. Forscher auf der ganzen Welt versuchen, die Erkenntnisse der koreanischen Forscher zu reproduzieren und zu überprüfen. Die glaubwürdigsten Versuche haben herausgefunden, dass LK-99 – der Name, den die koreanischen Forscher dem Material gaben – bei Raumtemperatur nicht wirklich supraleitend ist.

Die Zuverlässigkeit der Ergebnisse bleibt vorerst unklar. Forscher betonen, dass wir bald wissen sollten, ob den Forschern wirklich ein Durchbruch gelungen ist.

Ein Supraleiter ist ein Material, das in einem Magnetfeld schweben und Elektrizität ohne Widerstand leiten kann – wenn Kabel heiß werden, liegt das am Widerstand. Es gibt eine Reihe von Materialien, die bei Temperaturen zwischen 4 Kelvin (-452,5 °F) für Quecksilber und 250 Kelvin (-9,7 °F) für Lanthanhydrid unter hohen Drücken Supraleitung zeigen. Die für MRT-Scanner erforderlichen großen Magnetfelder werden beispielsweise dadurch erzeugt, dass ein großer Strom durch einen Supraleiter geleitet wird (typischerweise verwenden MRT-Geräte Niob-Titan-Supraleiter, die mit flüssigem Helium auf unter 9,3 Kelvin (-442,9 °F) gekühlt werden).

Aufgrund der niedrigen Temperaturen können Supraleiter jedoch nur in speziellen Umgebungen eingesetzt werden. Wissenschaftler suchen seit langem nach einem Material, das bei Umgebungstemperatur Supraleitung zeigt – mit anderen Worten, einem Material, das nicht gekühlt werden muss, um nützlich zu sein.

Supraleiter mit Umgebungstemperatur könnten zum Aufbau effizienter Stromnetze genutzt werden – derzeit gehen etwa 5 % der in den USA übertragenen und verteilten Energie aufgrund von Widerständen verloren. Computerchips aus supraleitenden Materialien könnten 50- bis 100-mal so effizient sein wie heutige Computerchips, was dazu beitragen würde, die Klimakosten von Rechenzentren zu senken. Superschnelle Züge könnten auf dem supraleitenden Material schweben.

Im Jahr 2020 behaupteten Forscher der University of Rochester unter der Leitung von Ranga Dias, einem Assistenzprofessor an den Fakultäten für Physik und Maschinenbau der Universität, sie hätten eine Methode entdeckt, um Kohlenstoff, Schwefel und Wasserstoff zwischen die Spitzen zweier Diamanten zu bringen und diese zu komprimieren Unter extrem hohem Druck entstand eine Kohlenstoff-Schwefel-Wasserstoff-Verbindung, die bei 287 Kelvin (57 °F) Supraleitung zeigte. Andere Forscher konnten ihre Ergebnisse jedoch nicht reproduzieren und die Arbeit wurde zurückgezogen.

Es gab schon viele ähnliche Fälle. „In den 1990er Jahren gab es manchmal Berichte über Supraleitung bei Raumtemperatur, die später verdampfte“, sagt Simon Clarke, Professor für Chemie an der Universität Oxford.

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Die unorthodoxe Art und Weise, wie die koreanischen Forscher ihre Ergebnisse veröffentlichten, hat bei einigen auch Zweifel an der Zuverlässigkeit der Schlussfolgerungen hervorgerufen. Am selben Tag wurden zwei separate, nicht von Experten begutachtete Artikel auf arXiv, einem Preprint-Server, veröffentlicht. Der erste Beitrag wurde von Young-Wan Kwon, Professor an der Korea University Graduate School of Converging Science and Technology, am Samstag, 22. Juli, um 16:51 Uhr in Seoul eingereicht. Young-Wan war einer von drei Autoren – ebenfalls aufgeführt waren Sukbae Lee und Ji-Hoon Kim, CEO bzw. F&E-Direktor am Quantum Energy Research Center in Korea.

Am selben Tag um 19:11 Uhr wurde ein zweiter Artikel eingereicht, diesmal von Hyun-Tak Kim, einem Forscher am Electronics and Telecommunications Research Institute in Korea und Forscherprofessor für Physik am College of William & Mary in Virginia. Sukbae Lee und Ji-Hoon Kim, die beide im ersten Artikel als Autoren aufgeführt waren, wurden auch im zweiten Artikel als Autoren aufgeführt. Drei neue Autoren wurden ebenfalls aufgeführt: Sungyeon Im, SooMin An und Keun Ho Auh, allesamt Forscher am Quantum Energy Research Centre. Young-Wan Kwon war in diesem Papier nicht aufgeführt. Hyun-Tak Kim sagte dem New Scientist, dass das erste Papier „viele Mängel“ enthielt und ohne seine Erlaubnis auf arXiv hochgeladen wurde.

Die in beiden Papieren aufgeführten entsprechenden Autoren antworteten nicht auf die Bitte von TIME um einen Kommentar.

Es gibt eine Reihe von Problemen mit der Qualität der Papiere, sagt Clarke. Die koreanischen Forscher haben keine reine Probe von LK-99 synthetisiert, das durch Einbringen einer kleinen Menge Kupfer in ein Bleiphosphat-Mineral hergestellt wird, und sie haben nicht die Arten von Analysen durchgeführt, die normalerweise zur Überprüfung der Struktur von a verwendet werden neu entdecktes Material. Während sie von einer Messung ohne Widerstand berichteten, betonte Clarke, dass für die zuverlässige Messung des Widerstands eine reine Probe erforderlich sei, etwas, das das koreanische Team nicht erstellt habe.

Die Forscher haben auch ein Video einer teilweise schwebenden Probe von LK-99 hochgeladen. Allerdings könnte Levitation einfach bedeuten, dass das Material diamagnetisch ist – eine gemeinsame Eigenschaft, die bei vielen Materialien, einschließlich Kupfer, zu finden ist, sagt Clarke. „Viele Dinge sind diamagnetisch … es gibt einige Experimente, die mit sehr hohen Magnetfeldern durchgeführt wurden, bei denen man eine Erdbeere oder einen Frosch schweben lassen kann.“

Clarke, der früher Redakteur beim Journal of Solid State Chemistry war, war von den Artikeln unbeeindruckt. „Hätte ich eines davon erhalten, hätten sie die Qualitätsschwelle nicht erreicht, selbst für die [Peer-]Review“, sagt er.

Zusammengenommen führen die Geschichte der Fehlalarme in diesem Bereich, die Probleme mit der Qualität der neuen Artikel und die ungewöhnlichen Umstände bei ihrer Veröffentlichung dazu, dass die meisten Experten Skepsis empfehlen, bis weitere Beweise vorliegen.

Seit der Veröffentlichung der Arbeiten haben zahlreiche Labore auf der ganzen Welt versucht, den Befund zu reproduzieren. Bisher haben die glaubwürdigsten Versuche ergeben, dass LK-99 nicht supraleitend ist.

Am 31. Juli haben Forscher des National Physical Laboratory of India einen Artikel auf arXiv hochgeladen, in dem sie herausfanden, dass LK-99 nicht supraleitend ist. VPS (Veerpal Singh) Awana, Chefwissenschaftler am National Physical Laboratory, hat die Einzelheiten der Replikationsversuche seiner Gruppe auf Facebook gepostet, darunter Fotos der produzierten Materialien und Einzelheiten seiner Korrespondenz mit Sukbae Lee, einer der koreanischen Forscher. Awana erzählte TIME, wie sein Team Überstunden machte, um so schnell wie möglich die Ergebnisse des koreanischen Teams zu erreichen: „Dieses Wochenende war ziemlich hektisch für uns … Mein Team war sehr beschäftigt.“

Ebenfalls am 31. Juli luden Forscher der Beihang-Universität in Peking einen Artikel auf arXiv hoch, in dem sie feststellten, dass LK-99 nicht supraleitend ist.

Unterdessen veröffentlichten Forscher der Huazhong-Universität für Wissenschaft und Technologie in China am 1. August ein Video, das die magnetische Levitation einer LK-99-Probe zeigt. Das Video zeichnet sich dadurch aus, dass die Probe in mehreren verschiedenen Winkeln zu schweben scheint. Dies deutet darauf hin, dass es sich um einen perfekten Diamagneten handelt, eine seltenere Eigenschaft als einfacher Diamagnetismus und eine Eigenschaft, die mit Supraleitern in Verbindung gebracht wird. Seit dem 3. August hat das Video über 9 Millionen Aufrufe und steht auf Platz eins der angesagtesten Liste auf Bilibili, einer chinesischen Video-Sharing-Website.

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Chang Haixin, Professor an der School of Materials Science and Engineering der Huazhong-Universität, sagte gegenüber TIME, dass das Video von einem Postdoktoranden in seinem Team hochgeladen wurde. Chang betonte, dass die beobachtete Levitation nicht unbedingt bedeutet, dass das Material ein Supraleiter ist – es gibt viele Materialien, die einen starken Diamagnetismus aufweisen, der schwer von perfektem Diamagnetismus zu unterscheiden sein könnte und die keine Supraleiter sind, wie Wismut und Graphit. Changs Forschungsgruppe konnte nur die geringe Menge des im Video gezeigten Materials zusammenfassen. Sie sind dabei, mehr davon mit einem höheren Reinheitsgrad zu synthetisieren, um weitere Tests durchführen zu können, die erforderlich sind, um zu überprüfen, ob es sich bei einem Material um einen Supraleiter handelt.

Die Koreanische Gesellschaft für Supraleitung und Kryotechnik hat außerdem ein Verifizierungskomitee eingerichtet. Am 3. August berichtete die Nachrichtenagentur Yonhap, dass die Gesellschaft zu dem Schluss gekommen sei, dass LK-99 kein Supraleiter sei, da es nicht den Meisner-Effekt zeigt – die Bezeichnung dafür, dass ein supraleitendes Material alle externen Magnetfelder ausstößt und es dadurch zum Schweben bringt Vorhandensein eines Magnetfeldes.

Forscher am Argonne National Laboratory in den USA versuchen derzeit, die Ergebnisse zu reproduzieren, ebenso wie Teams am Center for Quantum Materials and Supraconductivity an der Sungkyunkwan-Universität in Seoul, am Laboratory of Supraconducting Materials and Applications an der Korea University und am Center for Novel States für komplexe Materialforschung an der Seoul National University.

Theoretiker haben Berechnungen durchgeführt, um herauszufinden, welche Eigenschaften die Verbindung haben könnte, die die koreanischen Forscher angeblich synthetisiert haben. Während theoretische Berechnungen mögliche Mechanismen der Supraleitung nur andeuten, nicht bestätigen können, sind Berechnungen des Lawrence Berkeley National Laboratory in Kalifornien, der Northwest University in Washinton und der Technischen Universität Wien sowie des Boulder National Renewable Energy Laboratory der University of Colorado und Am King's College London fanden alle heraus, dass LK-99 bei Raumtemperatur supraleitend sein könnte.

Gleichzeitig haben auch eine Reihe engagierter Bastler und Amateure versucht, den Befund zu reproduzieren. Andrew McCalip, ein in Kalifornien ansässiger Ingenieur, der über seinen Arbeitgeber Varda Space Industries Zugang zu den Einrichtungen hat, die zur Synthese von Materialien wie LK-99 erforderlich sind, hat seine Versuche, die Entdeckung zu reproduzieren, auf X (früher bekannt als Twitter) und im Live-Streaming veröffentlicht auf Twitch, einer Video-Streaming-Plattform. McCalip kommentierte auch einen von Awanas Facebook-Beiträgen und lud ihn ein, „uns auf Twitter beizutreten“.

Der allgemeine Rat von Experten lautet: Warten. „Mein Bauchgefühl ist folgendes: Ich bin sehr zuversichtlich, dass diese Verbindung ein Supraleiter sein wird“, sagte Awana und betonte Geduld. „In etwa einer Woche werden wir es sagen können.“

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