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Experten wehren sich gegen außergewöhnliche Behauptungen über einen Raumtemperatur-Supraleiter. Hier erfahren Sie, was die Laborergebnisse bedeuten und warum wir Zeit brauchen, um die Dinge zu klären.

Als südkoreanische Wissenschaftler Ende Juli über einen möglichen Durchbruch bei Supraleitern berichteten, lösten ihre Behauptungen Wellen der Aufregung und Skepsis aus, während Forscher auf der ganzen Welt sich beeilten, die Experimente zu wiederholen.

Ein solcher Supraleiter – der bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck funktioniert – ist einer der heiligen Grale der Materialwissenschaft, eine Entwicklung, von der Träumer behaupten, dass sie die Effizienz unserer Energienetze maximieren und die Fusionsenergieproduktion beschleunigen könnte; Beschleunigung des Fortschritts bei Quanten-Supercomputern; oder helfen Sie dabei, eine Ära des superschnellen Transports einzuläuten.

Doch im Moment dreht sich bei der Geschichte des LK-99-Supraleiters alles um das, was in den Laboren vor sich geht.

Am 22. Juli luden die Physiker in Südkorea zwei Artikel auf arXiv hoch, einem Repositorium für Preprint-Forschung – die Art, die noch keiner Peer-Review unterzogen und in einer wissenschaftlichen Zeitschrift veröffentlicht werden muss. Es ist im Grunde so, als würde man einen ersten Entwurf Ihrer Arbeit hochladen. Die Forscher behaupteten, sie hätten den ersten Raumtemperatur-Supraleiter mit einer „modifizierten Blei-Apatit-Struktur“ hergestellt, der mit Kupfer dotiert war und den Namen LK-99 erhielt.

Ein Teil des „Beweises“, den das Team lieferte, war ein Video, das zeigt, wie die Verbindung über einem Magneten schwebt, ein Schlüsselmerkmal supraleitender Materialien.

Die kühnen Behauptungen sorgten bei Experten auf diesem Gebiet für großes Aufsehen.

„Die Chemikalien sind so billig und nicht schwer herzustellen“, sagte Xiaolin Wang, Materialwissenschaftlerin an der Universität Wollongong in Australien. „Deshalb ist es wie eine Atombombe in der Gemeinschaft.“

Aber was in diesem Labor in Südkorea passiert ist, ist nur ein erster Schritt, um herauszufinden, ob die Ergebnisse tatsächlich praktische Auswirkungen auf die Technologie und ihre Rolle in unserem Leben haben. Wir brauchen mehr Daten und es gibt Grund zur Vorsicht.

Ein echter Raumtemperatur-Supraleiter wäre eine große Sache, die viel Aufsehen erregen würde. Moderne Materialien, die wir zur Stromleitung verwenden, wie etwa die Kupferleitungen, die Ihr Zuhause mit Energie versorgen, sind ineffizient. Wenn Elektronen durch den Draht wandern, treffen sie auf die Atome des Materials, wodurch Wärme entsteht und Energie verloren geht. Dies wird als elektrischer Widerstand bezeichnet und führt dazu, dass bis zu 10 % des Stroms verschwendet werden, wenn er über Übertragungsleitungen zu den Haushalten gelangt. Auch in unseren elektronischen Geräten kommt es zu Energieverlusten.

Wenn Drähte und Übertragungsleitungen jedoch aus einem supraleitenden Material hergestellt würden, könnten diese Verluste praktisch negiert werden. Die Elektronen bilden Paare, während sie durch das Material wandern, und stoßen nicht so oft auf die Atome, sodass diese frei fließen können.

Supraleitende Materialien gibt es bereits und werden weltweit in verschiedenen Anwendungen, beispielsweise in MRT-Geräten, eingesetzt. Dafür sind jedoch extrem niedrige Temperaturen (nahe dem absoluten Nullpunkt bei etwa minus 459 Grad Fahrenheit) oder extrem hohe Drücke (mehr als das 100.000-fache des Atmosphärendrucks) erforderlich.

Unterdessen baut die Central Japan Railway ein supraleitendes Magnetschwebesystem, um Passagiere zwischen Tokio und Nagoya zu befördern. Der SCMaglev-Zug nutzt Gummiräder, um eine Geschwindigkeit von etwa 93 Meilen pro Stunde zu erreichen, bevor das supraleitende Magnetsystem übernimmt. Es soll Geschwindigkeiten von 311 Meilen pro Stunde erreichen können.

Für den Prozess ist eine supraleitende Niob-Titan-Legierung erforderlich, die mit flüssigem Helium auf minus 452 Grad Fahrenheit gekühlt wird.

Ein Raumtemperatur-Supraleiter wie LK-99 würde dies zu einem weitaus kostengünstigeren Unterfangen machen und die Notwendigkeit der Ansammlung von Helium vermeiden. (Trotz einiger Bedenken in den Medien in den letzten Jahren geht uns Helium nicht so schnell aus, aber es wird nur in wenigen Ländern produziert, sodass Versorgungsprobleme zu massiven Preisspitzen führen können.)

Wang und andere Supraleitungsexperten standen dem ursprünglichen LK-99-Experiment skeptisch gegenüber und wiesen auf Inkonsistenzen in den Daten hin. Er sagt, die Ergebnisse sollten nicht überbewertet werden, „bis überzeugendere experimentelle Daten vorliegen“. Letztes Wochenende begann sein Team an der University of Wollongong damit, die Ergebnisse zu reproduzieren, hatte jedoch Probleme mit der Probenherstellung.

In einem Interview mit der Zeitschrift Science äußerte sich Michael Norman, Physiker am Argonne National Laboratory, unverblümt. Er sagte, dass die südkoreanische Mannschaft „wie echte Amateure rüberkommt“.

Auf X, der früher als Twitter bekannten Website, ist LK-99 seit Tagen im Trend. Es ist offiziell in das Meme-Territorium übergegangen – alle reden von „schwebenden Steinen“ – und hat zu einigen ausgefallenen Behauptungen geführt, wobei vielen aufgefallen ist, dass sich die Fülle an Konten schnell von der Förderung von KI-Investitionen zu einer plötzlichen Unterstützung von Aktien in Supraleitern wandelte. Die Aktien der American Superconductor Corporation haben sich seit dem 27. Juli verdoppelt.

Sogar der CEO des ChatGPT-Herstellers OpenAI, Sam Altman, mischte sich ein und scherzte: „Ich liebe diese E-Mails von Personalvermittlern, die nach mehr als zwei Jahren Erfahrung mit lk-99 fragen.“

Die Skepsis gegenüber LK-99 ist begründet. Im Laufe der Jahre haben viele Teams behauptet, Supraleiter bei Raumtemperatur entdeckt zu haben. Die meisten dieser Behauptungen konnten einer wissenschaftlichen Prüfung nicht standhalten.

Beispielsweise veröffentlichte ein Team unter der Leitung von Ranga Dias, einem Physiker an der University of Rochester in New York, im Jahr 2020 in der renommierten Fachzeitschrift Nature Hinweise auf einen Raumtemperatur-Supraleiter. Der Artikel wurde im September 2022 zurückgezogen, nachdem Fragen zur Art und Weise aufgeworfen wurden, wie die Daten im Papier verarbeitet und analysiert wurden. Die Autoren behaupten, dass die Rohdaten ihre Behauptungen stark untermauern, eine Replikation ihres Experiments ist jedoch nicht gelungen.

Was bedeutet LK-99 für Sie? In diesem Moment wahrscheinlich nicht viel, es sei denn, Sie möchten in ein physikalisches Kaninchenloch auf X fallen und in den Moment eintauchen. In naher Zukunft vielleicht auch nicht mehr viel.

Wir stehen noch ganz am Anfang der Nachbildung der LK-99-Experimente, aber die Dinge sehen nicht gut aus. Zwei Studien von zwei verschiedenen Forschungsgruppen, die am Montag auf arXiv veröffentlicht wurden, konnten die südkoreanische Forschung nicht reproduzieren. Einige der supraleitenden Eigenschaften des Materials seien von chinesischen Forschern in sehr kleinen Proben beobachtet worden, bemerkte Wang.

Wissenschaft ist im Allgemeinen ein langsamer Prozess. Es wurde vorausgesagt, dass die Bestätigung der Arbeit des südkoreanischen Teams eine Woche dauern würde, aber mit der bereits enormen Aufregung begannen theoretische Studien, die Eigenschaften von LK-99 zu erklären.

Sinéad Griffin, Physiker am Lawrence Berkeley National Laboratory, lieferte mithilfe von Supercomputersimulationen eine Analyse der Fähigkeiten von LK-99. (Griffins Beitrag auf X wurde von einem Meme begleitet, in dem Barack Obama das Mikrofon fallen ließ.) Diese Studie wurde auch als Vorabdruck auf arXiv veröffentlicht.

Physiker, die sich zu Griffins Arbeit äußerten, standen der Mic-Drop-Referenz zynisch gegenüber und waren nicht davon überzeugt, dass sie einen soliden Beweis für Supraleitung lieferte. Griffin selbst präzisierte ihre Ergebnisse am Mittwoch in einem X-Thread und sagte, sie hätten die Supraleitung im Material weder bewiesen noch nachgewiesen, zeigten aber interessante strukturelle und elektronische Eigenschaften, die Gemeinsamkeiten mit Hochtemperatur-Supraleitern aufweisen (d. h. weit über Minus). 452 Fahrenheit, aber viel, viel, viel unter der Raumtemperatur).

Selbst wenn sich LK-99 als zuverlässiges supraleitendes Material erweist, kann die Umsetzung von Wissenschaft in Technologie ein noch langsamerer Prozess sein. Die zuverlässige Produktion des Materials könnte viele Jahre dauern, und Griffins theoretische Arbeit zeigt auch, dass es schwierig sein könnte, das Material zu synthetisieren.

LK-99 scheint nicht der heilige Gral zu sein, aber es könnte an sich ein interessantes Material sein, das die Möglichkeiten für die Suche nach Raumtemperatur-Supraleitern auf neue, unerwartete Weise eröffnet. Wenn es tatsächlich zu einem Raumtemperatur-Supraleiter kommt, eröffnen sich wirklich neue Möglichkeiten.

Giuseppe Tettamanzi, Dozent an der Fakultät für Chemieingenieurwesen der Universität Adelaide, weist darauf hin, dass Wissenschaftler schon seit langem darüber nachdenken, die Kupferkabel des Stromnetzes durch supraleitende Kabel zu ersetzen – ein Schalter, der enorme Energieeinsparungen ermöglichen könnte. Er erwähnt auch die Vorteile für Quantencomputer und Transport.

„Der Himmel ist hier die Grenze“, sagte er.

Wissenschaft in Aktion zu beobachten ist spannend und die Leidenschaft für LK-99 ist zumindest für mich eine nette Abwechslung zum X-Feed. Aber die Wissenschaft in Aktion braucht Zeit und sollte keine voreiligen Schlussfolgerungen über die weltverändernden Auswirkungen eines potenziell supraleitenden Materials ziehen. Jetzt warten wir also darauf, dass die Replikatoren ihre Arbeit aufnehmen.