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Supraleiter LK-99: Wissenschaftliche Entdeckung oder Betrug des Jahrzehnts?
Donnerstag, 03.08.2023.
14:46
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Njegovo ime je LK-99, superprovodnik koji može da prenosi električnu energiju bez toplotnih gubitaka i to na sobnoj temperaturi. Reč je o revolucionarnom materijalu koji može da učini računare, mašine, vozove i druge uređaje mnogo efikasnijim i moćnijim, kao i da otvori put tehnološkim čudima, poput vozila koja lebde iznad zemlje.
Sein Name ist LK-99, ein Supraleiter, der bei Raumtemperatur Strom ohne Wärmeverlust übertragen kann. Es handelt sich um ein revolutionäres Material, das Computer, Maschinen, Züge und andere Geräte wesentlich effizienter und leistungsfähiger machen und den Weg für technische Wunderwerke wie über der Erde schwebende Fahrzeuge ebnen kann.
Die Entdeckung wurde am 22. Juli von koreanischen Wissenschaftlern vorgestellt und seitdem arbeiten Forscher auf der ganzen Welt verzweifelt daran, die Annahmen zu bestätigen oder zu widerlegen, die die wissenschaftliche Gemeinschaft erschütterten. Trotz zahlreicher Kontroversen und Zweifel behaupten bereits zwei wissenschaftliche Teams aus China und den USA, dass es ihnen gelungen sei, die Entdeckung zu bestätigen.
Was ist das Geheimnis von Supraleitern: Drastische Reduzierung des Energieverbrauchs
Wenn Elektronen ein Material durchdringen, kollidieren sie mit Atomen und verlieren einen Teil ihrer Energie in Form von Wärme. Aus diesem Grund erhitzen sich beispielsweise Kabel in Geräten und wir benötigen Kühler, um Computer zu kühlen. Dank Supraleitern passieren Elektronen jedoch ohne Widerstand. Dies würde bedeuten, dass derselbe Computer ohne Energieverluste arbeitet.
Wenn Supraleiter bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck Realität würden, würden sie verschiedene Aspekte der Technologie revolutionieren. Supraleitende Materialien könnten zu hocheffizienten und leistungsstarken Computersystemen führen und den Stromverbrauch und die Wärmeerzeugung drastisch reduzieren. Dies würde neue Möglichkeiten zur Lösung komplexer Rechenprobleme in den Bereichen künstliche Intelligenz, wissenschaftliche Simulationen, Wettervorhersage und vielem mehr eröffnen.
Elektronische Geräte wären kleiner und leistungsstärker, sie würden mit einer einzigen Ladung länger halten, der Transport wäre schneller und energieeffizienter, MRT-Geräte hätten eine bessere Bildqualität und damit bessere Diagnosemöglichkeiten, Elektromotoren und Generatoren würden effizienter sein und Energieverluste reduzieren. Supraleitende Materialien würden die Effizienz und Leistung von Fusionsreaktoren verbessern und möglicherweise dazu führen, dass Fusionsenergie eine nachhaltige und saubere Energiequelle für die Zukunft wird.
Kurz gesagt, die Möglichkeiten in verschiedenen Bereichen sind ungeahnt, weshalb Wissenschaftler seit Jahren Veröffentlichungen zum Erreichen der Supraleitung veröffentlichen, diese aber sehr schnell wieder zurückziehen.Die letzten, die behaupten, den Heiligen Gral gefunden zu haben, sind Sukbae Lee und Ji-Hoon Kim vom südkoreanischen Zentrum für Quantenenergieforschung, die das Material nach den Initialen ihrer Nachnamen und dem Jahr, in dem ihrer Meinung nach die Entdeckung stattfand - 1999, benannt haben. Die Veröffentlichung ihrer Arbeit auf dem arXiv-Server löste viele Zweifel aus.
Einer der Misstrauischen ist Michael Norman, ein Theoretiker am Argonne National Laboratory in Illinois, USA.
- Sie benehmen sich wie echte Amateure. Sie wissen nicht viel über Supraleitung und die Art und Weise, wie sie einige der Daten dargestellt haben, wirkt verdächtig - sagte Norman gegenüber der Zeitschrift Science.
Warum ist Supraleitung so schwer zu erreichen?
Und tatsächlich scheint das, was die koreanischen Wissenschaftler behaupten, unmöglich. Normalerweise können Elektronen kristallisierte Festkörper nicht leicht passieren, da sie von schwingenden Atomen im Kristallgitter abgestoßen werden. In manchen Materialien bilden die Elektronen jedoch bei ausreichend niedrigen Temperaturen locker gebundene, überlappende Paare – die nicht getrennt werden können, ohne das Paar aufzubrechen. Und bei niedrigen Temperaturen sind die Vibrationen dafür nicht stark genug. Diese Elektronen gleiten also ungestört durch das Material.
Dutzende Metallelemente – Blei, Quecksilber, Niob, Zinn – und ihre Legierungen werden zu Supraleitern, wenn sie auf nahezu den absoluten Nullpunkt abgekühlt werden. Das bedeutet, dass für ihre Verwendung eine spezielle Ausrüstung zur Kühlung erforderlich ist, was sehr teuer und kompliziert ist. Aus diesem Grund suchen Wissenschaftler seit Jahren nach einem Supraleiter, der bei Raumtemperatur funktionieren kann.
Mehrere Gründe zum Zweifeln
Für die Skepsis gibt es laut Norman mehrere Gründe. Erstens ist das unverdünnte Material Bleiapatit kein Metall, sondern ein nicht leitendes Mineral. Und das ist kein vielversprechender Ausgangspunkt für die Entwicklung von Supraleitern. Darüber hinaus haben Blei- und Kupferatome ähnliche elektronische Strukturen, so dass der Ersatz einiger Bleiatome durch Kupferatome die elektrischen Eigenschaften des Materials nicht wesentlich beeinflussen sollte.
- Sie hben einen Stein, und am Ende sollten Sie wieder einen Stein bekommen - sagt Norman.
Darüber hinaus seien Bleiatome sehr schwer, was Vibrationen reduzieren und die Paarung von Elektronen erschweren dürfte, erklärt Norman.
Was sagen die Autoren?
Die koreanischen Forscher gehen davon aus, dass die Dotierung in ihrem Material die langen, natürlich vorkommenden Ketten von Bleiatomen leicht verzerrt. Sie sagen, dass entlang dieser 1D-Kanäle Supraleitung auftreten könnte. Aber das wäre überraschend, sagt Norman, da 1D-Systeme normalerweise keine Supraleitung erzeugen. Darüber hinaus soll die durch Dotierung eingeführte Störung die Supraleitung weiter unterdrücken.
- Sie haben eine Dimension, die schlecht ist, und Sie haben Unordnung, die ebenfalls schlecht ist - sagt Norman.
Nadia Mason, Physikerin für kondensierte Materie an der University of Illinois, weist jedoch darauf hin, dass Lee und Kim auch vermuten, dass es in den Ketten eine Art Ladungswelligkeit geben könnte und dass ähnliche Ladungsmuster in Hochtemperatur-Supraleitern beobachtet wurden.
- Vielleicht ist dieses Material genau das Richtige für einen stark interaktiven, unkonventionellen Supraleiter - sagt sie.
Kein Filmende – Eine kommerzielle Nutzung ist möglicherweise erst in vielen Jahren möglich
Eine Bestätigung oder endgültige Widerlegung der Behauptung, Supraleiter seien bei Raumtemperatur entstanden, könnte erst in wenigen Monaten oder sogar Jahren erfolgen. Sollte sich die Entdeckung als richtig erweisen, wird es noch einmal viele Jahre dauern, bis eine Produktion im kommerziellen Maßstab möglich ist. Diese Realität hat die Anleger jedoch nicht davon abgehalten, Aktien südkoreanischer und chinesischer Unternehmen zu erwerben, in der Hoffnung, bald reich zu werden.
Wissenschaftler warnen davor, dass diese Geschichte möglicherweise nicht so filmisch endet, wie wir es uns alle erhoffen. Sie fügen jedoch hinzu, dass diese Erkenntnisse möglicherweise zusammen mit der erneuten Begeisterung für die Wissenschaft zu weiteren Fortschritten führen werden, die schnelle und energieeffiziente Züge, nachhaltige und kostengünstige Quanten-Supercomputer und hoch skalierbare Batterien zur Speicherung erneuerbarer Energie ermöglichen werden.
M. Dedić
