Do sada smo svedočili brojnim tehnološkim dostignućima u domenu inovativnih materijala, poput plastike i silicijuma, a sada… sada je vreme da se upoznamo sa materijalom koji bi mogao da promeni svet u kom živimo, na bolje — superprovodnik LK-99.
LK-99, materijal nazvan po prvim slovima prezimena naučnika Sukbe Lija i Dži- Hun Kima i godini u kojoj su počeli da rade na njemu (1999.), kako tvrde njegovi autori, poseduje gotovo magijske osobine i svojstva.
LK-99 je takozvani kompozitni materijal, što znači da se sastoji od više komponenti koje mu omogućavaju osobine o kojima naučna zajednica, ali i široka svetska javnost, „bruji“ već danima.
Da li će LK-99 biti najvažnije otkriće u fizici 21. veka?
Superprevodnik koji radi na sobnoj temperaturi i ambijentalnom pritisku sveti je gral nauke o materijalima — u pitanju je dostignuće koje bi moglo da poveća efikasnost energetskih mreža i proizvodnju fuzione energije, ubrza napredak kvantnih superkompjutera i omogući ulazak u eru superbrzog transporta.
Kada su u utorak 22. jula, fizičar(i) iz Južne Koreje postavili svoje nerecenzirano istraživanje na arxiv.org — portal za objavljivanje naučnih radova pre nego li budu provereni i objavljeni u naučnim časopisima — svet nauke je stao ne bi li pratio svaku novu informaciju o ovom pronalasku.
Važno je reći da postoji značajna razlika između recenzirane i nerecenzirane studije poput rada o LK-99 na arXivu — u suštini, nerecenzirani rad je poput prve verzije nekog seminarskog rada. Do finalne verzije, vaš mentor može mnogo toga da izmeni, predloži, izbaci ili čak profesionalno ospori.
Istraživači koji su navedeni kao autori studije tvrde da su proizveli prvi superprovodnik na sobnoj temperaturi. Ovo vam sasvim sigurno, ne znači ništa. Pa šta je onda tu toliko važno i moćno?
Krenimo prvo od toga šta je zapravo superprovodnik.
Superprovodnost ili supravodljivost je stanje materije bez električnog otpora koje ne dozvoljava prodiranje magnetnih polja. Takvo stanje omogućava da električna struja u superprovodniku beskonačno teče i postoji maltene zauvek — kao da struja dobije superherojski ogrtač koji joj omogućava da dostigne i održava svoj potencijal. Iz tog razloga se superprovodnici u svetu nauke zaista smatraju nekom vrstom supermoći koju smo do sada mogli da vidimo samo u naučno-fantastičnim filmovima i serijama.
Kvaka 22 sa superprovodljivošću je da se ona obično postiže samo na veoma niskim temperaturama — na više od 200 stepeni celzijusa ispod nule.
Međutim, verovatno ste bar jednom naišli na superprovodnik, a da toga niste ni svesni. Da bi se generisala jaka magnetna polja koja se koriste u magnetnoj rezonanciji (MRI) i nuklearnoj magnetnoj rezonanciji (NMRI), mašine koriste veoma moćne elektromagnete. Ovi elektromagneti su u stanju da otope metale, međutim, pošto superprovodnici nemaju električni otpor, ne generiše se toplota, te elektromagneti mogu da stvaraju neophodna magnetna polja.
Slični superprovodni elektromagneti se takođe koriste u Maglev vozovima, eksperimentalnim reaktorima nuklearne fuzije i laboratorijama za akceleratore čestica visoke energije.
Superprovodnici se takođe koriste za napajanje elektromagnetnih oružja (railgun, coilgun), baznih stanica za mobilne telefone, brzih digitalnih kola i detektora čestica.
U suštini, svaki put kada vam je potrebno stvarno jako magnetno polje ili električna struja i ne želite da se vaša oprema rastopi čim je uključite, potreban vam je superprovodnik.
Jedna od najzanimljivijih primena superprovodnika je u konstruisanju kvantnih računara.
LK-99 je, dakle, nada za superprovodnike koji funkcionišu i van gotovo kriogenskih uslova, odnosno, na višim, „sobnim“ temperaturama. Ukoliko se takva superprovodljivost ispuni, svedočili bismo svojevrsnoj revoluciji u polju transporta, skladištenja i prenosa energije.
„Materijali od kojih je napravljen ovaj kompozit su veoma pristupačni i nije ih teško napraviti“, rekao je za portal LiveScience Sjaolin Vang, naučnik o materijalima sa Univerziteta Volongong u Australiji. „Zato je ova vest u zajednici, na neki način, poput nuklearne bombe”, dodaje Vang.
Međutim, nesporno je da nam je potrebno više podataka, više replikovanih istraživanja uz opravdanu doza entuzijazma koliko i skepse.
Superprovodnici dolaze u spas
Savremeni materijali koje koristimo za provođenje električne energije, (poput bakarnih žica) koje nas snabdevaju električnom energijom su ako bolje pogledamo, neefikasni.
Dok elektroni prolaze kroz žicu, udaraju u atome materijala koji bi trebalo da mu pružaju otpor, stvarajući dodatnu toplotu zbog koje se dešava gubitak energije. Ovo se naziva električni otpor i procena je da se oko 10 odsto električne energije gubi u putu od dalekovoda do naših domova. Gubitak energije se dešava i u našim elektronskim uređajima zbog čega se telefon na kojem ovaj tekst čitate često greje, baš kao i kompjuteri, frižideri, automobili…
Međutim, ukoliko bi žice i dalekovodi bili napravljeni od superprovodljivog materijala, svi ti gubici ne bi postojali. Elektroni u superprovodnicima formiraju parove dok putuju gotovo ravnom linijom kroz materijal i ne udaraju o atome materijala, omogućavajući im da slobodno teku.
Dosadašnji proces kreiranja superprovodnika zahteva veoma skup proces stvaranja legure niobijum-titanijuma koja se hladi na minus 268 stepena celzijusa uz pomoć tečnog helijuma.
Superprovodnik na sobnoj temperaturi kao što je LK-99 učinio bi ovo daleko jeftinijim poduhvatom i sprečio potrebu za sve oskudnijim i samim tim, skupim zalihama helijuma.
Dok iz dana u dan sa zdravom dozom etuzijazma i naučne skeptičnosti, pratimo razvoj situacije sa LK-99 na naučnim portalima i društvenim mrežama, ekperimente repliciranja naučnika iz celog sveta i iščekivanje recenzirane studije Lija i Kima, navijamo za novi materijal i radujemo se efikasnijoj budućnosti sa superprovodnicima.
Nauka je generalno spor proces te sve i da se LK-99 zaista pokaže kao efikasan superprovodnik, njegovu primenu bismo mogli očekivati tek za najmanje deceniju, procenjuju stručnjaci.
Pročitaj i: Da li će jedna pilula biti rešenje za bolesti povezane sa starenjem?
Tekst: Nataša Kilibarda
Foto: University of Korea
