Il superconduttore che promette una nuova era tecnologica
“Abbiamo scoperto un materiale che apre una nuova era per l’umanità”. Parole forti quelle di Sukbae Lee e Ji-Hoon Kim del Quantum Energy Research Center della Corea del Sud, team di fisici che, nei giorni scorsi ha annunciato quella che potrebbe essere una scoperta sensazionale. Si tratta di una miscela di polveri di zolfo e piombo che, combinati con l’ossigeno e portati ad alta temperatura, avrebbe portato alla creazione di LK-99, materiale che si comporta come superconduttore a pressione e temperatura ambiente.
I ricercatori sudcoreani affermano che LK-99 può essere prodotto con un processo di cottura che combina i minerali lanarkite (Pb₂SO₅) e fosfuro di rame (Cu₃P). Secondo loro, il materiale risultante mostra due evidenze importanti di superconduttività: resistenza zero e levitazione magnetica.
Superconduttori
Se hai mai fatto una risonanza magnetica, sei rimasto all’interno di un grande elettromagnete fatto di filo superconduttore. Il flusso privo di resistenza, permette di creare un campo magnetico molto forte senza riscaldarsi o consumare un’enorme quantità di energia.
Nei materiali etichettati come superconduttori, gli elettroni si muovono senza affrontare alcuna resistenza. I fili superconduttori sono capaci di trasmettere elettricità senza perdere energia e i magneti superconduttori possono far levitare i treni e contenere i plasmi nei reattori a fusione.
Il fenomeno della superconduttività fu scoperto agli inizi del ‘900 da Kamerlingh Onnes, a partire dall’osservazione di un filo di mercurio a a -268.96° Celsius. Questo, sotto la soglia di temperatura critica, transitava dallo stato di isolante allo stato di conduttore; più precisamente si trasformava in un conduttore con resistenza elettrica praticamente nulla. Un superconduttore appunto.
L’altra grande particolarità dei superconduttori consiste nella presenza al loro interno di un campo magnetico nullo. Quindi, se sospesi sopra una magnete, levitano espellendo il campo magnetico e generando correnti superficiali. Per questa particolare capacità, denominata effetto Meissner, i superconduttori sono largamente impiegati all’interno degli acceleratori di particelle nucleari.
La scoperta gli valse il Nobel nel 1913: si tratta del conduttore perfetto, che non si surriscalda al passaggio della corrente e quindi privo di effetto Joule, che ha portato a tantissime innovazioni nel campo della tecnologia.
Il piccolo effetto collaterale, che ne ha ostacolato il largo utilizzo capace di rivoluzionare la nostra vita di tutti i giorni, consiste nel fatto che portarli alla temperatura di superconduzione è estremamente costoso. Proprio in questo sta la straordinarietà della scoperta del LK-99: non deve essere portato a temperature particolari, spendendo un patrimonio, perchè eserciti le sue capacità di superconduttore. Egli si comporta come tale a pressione e temperatura ambiente.
Scetticismo al riguardo
Con la diffusione della scoperta, non ha tardato a dilagare anche lo scetticismo al riguardo. Infatti in passato altri team di ricerca hanno annunciato simili scoperte, affermando di aver trovato un materiale con le stesse caratteristiche, ma i test successivi li hanno smentiti.
I ricercatori sud coreani hanno proposto una teoria plausibile per spiegare come il materiale utilizzato potrebbe mostrare evidenze di superconduttività a temperatura ambiente, ma non sono stati capaci di fornire prove sperimentali chiare. I dati presentati nei documenti infatti appaiono inconcludenti.
In una dimostrazione video, i ricercatori posizionano un pezzo di LK-99 su un magnete. Un bordo del disco piatto di LK-99 si alza, ma l’altro bordo sembra mantenere il contatto con il magnete.
Ci si aspetta però che un superconduttore mostri una levitazione completa, mantenendosi in posizione fissa rispetto al magnete. Il comportamento che vediamo nel video potrebbe essere dovuto a imperfezioni nel campione, il che significa che solo una parte del campione diventa superconduttiva.
“Sembrano dei dilettanti“, dice Michael Norman, un teorico dell’Argonne National Laboratory. “Non sanno molto della superconduttività e il modo in cui hanno presentato alcuni dati risulta sospetto”.
I motivi principali che suscitano scetticismo secondo Norman sono i seguenti:
- l materiale non drogato, l’apatite di piombo, utilizzato nell’esperimento, non è un metallo ma piuttosto un minerale non conduttore. Capiamo subito che si tratta di un punto di partenza poco promettente per creare un superconduttore.
- Gli atomi di piombo e rame hanno strutture elettroniche simili, quindi sostituire gli atomi di rame con alcuni degli atomi di piombo non dovrebbe influire notevolmente sulle proprietà elettriche del materiale.
- Gli atomi di piombo sono molto pesanti, il che dovrebbe sopprimere le vibrazioni e rendere più difficile l’accoppiamento degli elettroni.
Conclusioni
Il team ha fatto uscire due paper scientifici al riguardo sulla piattaforma ArXiv e ora il loro lavoro deve essere sottoposto a revisione scientifica. I ricercatori hanno inoltre esteso l’invito a tutti i colleghi del mondo, chiedendo di replicare l’esperimento.
Se fosse vera, la scoperta sarebbe una delle più grandi di sempre nella fisica della materia condensata: potrebbe risolvere il problema della crisi energetica, rivoluzionando il sistema di generazione e la trasmissione di energia; avrebbe inoltre un enorme impatto sul sistema dei trasporti, sul sistema informatico e altri settori della tecnologia, dando inizio ad una nuova era tecnologica (molto simile a quella sognata sul grande schermo dagli autori di quel cinema che vuole anticipare il futuro, mostrandoci veicoli levitanti perfettamente efficienti, prima che si disponga della tecnologia necessaria alla loro realizzazione).
E’ ancora troppo presto per festeggiare, ma se LK-99 funzionasse davvero il nostro futuro verrebbe completamente ridisegnato.