Před dvěma týdny oznámil korejský vědecký tým překvapivý objev, který by mohl změnit svět. Po celé planetě se skupiny expertů pokusily jejich výsledek napodobit – včetně fyziků z pražské Karlovy univerzity.
Pražští vědci otestovali „svatý grál“ fyziky, novou supravodivou hmotu
Představte si, že za deset let se zcela změní svět. Mobilní telefony budou mít výkon dnešních superpočítačů. Místo vlaků se budou po kolejích prohánět vlaky levitující na magnetech. A kolem nich se budou prohánět elektromobily poháněné malými lehoučkými bateriemi schopnými ukládat obrovské množství energie. To všechno a zřejmě mnohem víc by bylo možné, kdyby lidstvo ovládlo supravodivost při pokojové teplotě.
Je to doslova svatý grál materiálových věd – ale až doposud nedosažitelný. Supravodivosti, která by toto všechno umožnila, se totiž zatím daří dosáhnout jen za extrémních podmínek – buď vysokého tlaku, nebo za výjimečně nízké teploty. Což znamená, že praktické využití je jenom značně omezené. Například výše popsané vlaky létající na magnetickém polštáři fungují na celém světě zatím jenom tři – a všechny mohou jezdit jenom po krátkých, velmi specifických tratích. Supravodivost při pokojové teplotě tak zůstávala jen snem.
Události: Výzkum supravodičů (zdroj: ČT24)
Jenže na konci července se stalo něco, co vědcům přineslo naději, že se nehoní jenom za fatou morganou.
Vítr změn z Koreje
Na konci července oznámila skupina jihokorejských fyziků, že vytvořili materiál, který „otevírá novou éru pro lidstvo“. Mohl by vést elektřinu bez odporu při pokojové teplotě, a má tedy za těchto běžných podmínek vlastnosti supravodiče – jak nulový odpor, tak schopnost magnetické levitace. A co víc: dá se vyrobit ze zcela běžných, levných a všeobecně dostupných materiálů. Jihokorejští vědci tvrdí, že LK-99 lze získat procesem, v němž se zkombinují minerály lanarkit (Pb₂SO₅) a fosfid mědi (Cu₃P).
Kousek supravodivého materiálu levitujícího nad magnetem
Poté, co o tom Sukbae Lee a Ji-Hoon Kim z jihokorejského Centra pro výzkum kvantové energie informovali, zaplavily Twitter (který byl týden poté přejmenován na X) nadšené reakce materiálových inženýrů z celého světa. „Dnes jsme se možná dočkali největšího fyzikálního objevu mého života,“ nadšeně prohlásil Alex Kaplan, který má titul z fyziky na Princetonské univerzitě. „Nemyslím si, že lidé úplně chápou důsledky supravodiče o teplotě a tlaku okolního prostředí,“ napsal 25. července ve vlákně, které má 30 milionů zobrazení.
Úvod do supravodivosti
Když obyčejným vodičem, jako je třeba měděný drát, protéká elektrický proud, elektrony při těchto pohybech narážejí do atomů. V důsledku elektrony ztratí část své energie a vodič, tedy drát, se zahřeje. To způsobuje spoustu problémů. Například se tak ztrácí spousta energie při tomto přenosu, ale komplikací je i samotné zahřívání – právě kvůli němu je zapotřebí chladit počítače a spoustu dalších elektronických zařízení.
Zato v supravodiči se díky vlastnostem materiálu elektrony pohybují bez odporu. Supravodivé dráty tak mohou přenášet elektřinu bez jakékoliv ztráty energie. A například supravodivé magnety jsou díky tomu dostatečně silné, aby levitovaly celé vlaky a zadržovaly divoké plazma ve fúzních reaktorech.
Divoký hon
Miliony lidí na sociálních sítích se pro téma supravodivosti nadchly a začaly ho bedlivě sledovat. Například pražská Katedra fyziky kondenzovaných látek na Matematicko-fyzikální fakultě Karlovy univerzity měla na Twitteru před oznámením objevu třicet sledujících – v současné době je to téměř 11 tisíc followerů.
Když se ukázalo, že proces, který Korejci popsali, vlastně není nijak složitý, začal mezi vědci hon. Laboratoře po celém světě se pokusily asijský výzkum napodobit a opakovat. Ve vědě totiž není zdaleka tak důležité, že něco jednou „zázračně“ zabere, ale že se povede to opakovaně provést znovu – teprve to říká, že nešlo o náhodu a dalo by se to případně využít.
A první reakce vědců byly dost pozitivní. Korejská studie je podle všeho principielně v pořádku, teoreticky by opravdu mohly podle některých analýz všechny vlastnosti supravodiče nazvaného LK-99 fungovat tak, jak mají.
Někteří fyzici ale byli hluboce skeptičtí od samotného začátku. Například teoretický fyzik Michael Norman z Argonne National Laboratory odsoudil Korejce v odborném žurnálu Science „jako naprosté amatéry, kteří toho o supravodivosti moc nevědí.“ Vědec kritizoval i samotnou studii s tím, že i způsob, jakým prezentovali některé údaje, je podezřelý. Toto podezření jen zesílil fakt, že se autoři korejského výzkumu odmlčeli a přestali reagovat na jakékoliv dotazy kolegů.
A co realita? Když se někdo pokusil výsledky replikovat doopravdy a tuto hmotu vyrobil reálně, žádné „zázračné výsledky“ se nedostavily. Do úterního večera se na webu arXiv, kde vyšla i korejská práce, objevila více než desítka následných studií, většinou teoretických.
Jedna skupina v Číně tvrdí, že materiál má opravdu nulový odpor, ale pouze při teplotách nižších než 100 kelvinů, tedy nižších než některé známé supravodiče. Tři další týmy neuvádějí žádné známky supravodivosti. Několik teoretických prací naznačuje, že materiál může mít elektrickou strukturu, která slibuje supravodivost, ale zdaleka ji nezaručuje.
A co to vyzkoušet v Praze
I tým českých vědců z Univerzity Karlovy se rozhodl, že nebude čekat, až na všechno přijdou jinde, a zkusil tento materiál vytvořit sám. Pokus provedl doktor Ross Colman v laboratoři na Albertově, jen kousek od novogotické Porodnice u svatého Apolináře. Mladý vědec narozený ve Skotsku, který pracuje v Praze už šest let, syntetizoval materiál tři dny. Z pícky, kde experiment dokončil, ho vyjmul před kamerami České televize.
GALERIE
Vzorek LK-99 vyrobený v Praze pod mikroskopem
„Podmínky, které Korejci popsali, byly poněkud vágní,“ vysvětlit vědec. Proto připravil rovnou čtyři vzorky, každý poněkud jiným způsobem – důležité podle něj mohlo být například to, kolik kyslíku ve skleněné trubici s materiálem bylo. Když začal první z ampulí před kamerami rozbíjet, byla na něm vidět lehká nervozita. Že je vzorek supravodivý, by se dozvěděl prakticky okamžitě: když se k němu přiloží magnet, začal by se od něj silně odpuzovat a na misce by se hýbal.
Dva údery kladívkem, troška opatrné práce s pinzetou a laboratorní miskou a vzorek je pod mikroskopem. Zbývá seřídit optiku, pořádně ho nasvítit a pak přiložit magnet. Nic se neděje. Colman chvilku vyčkává, jemně magnetem pohybuje pod stříbřitou hmotou. A pak přiznává: „Nic.“ A dodává: „Nepřekvapuje mě to.“
Doplňuje, že možným vysvětlením, proč „pražský LK-99“ nefunguje, mohou být také nečistoty a spousta jiných důvodů – materiál se dá zkátka vyrobit obrovským množstvím způsobů. Anebo je samozřejmě také možné, že opravdu vůbec nefunguje, krčí vědec rameny zakrytými laboratorním pláštěm.
Neztrácí ale naději – některé projevy supravodivosti se mohou projevit až při detailním průzkumu pod mikroskopem, a navíc ještě neměl příležitost prozkoumat další dvě ampule – těm se bude věnovat až v dalších dnech.
Na otázku, jestli není trošku zklamaný, odpovídá, že ne. Ale doplňuje, že je o něco skeptičtější než ještě den předtím. „Stále je tu naděje, že se někomu podaří dosáhnout stejných výsledků jako Korejcům.“
Jeho optimismus snížily zejména další experimenty, hlavně čínských vědců, kteří v experimentech nenašli v korejském postupu ani stopu po supravodivosti, když se jim nepovedlo replikovat z něj vůbec nic.
Čtyři varianty LK-99 vyrobené v Praze
Někteří přední experti v oboru už dokonce supravodivost LK-99 odepsali úplně. Například profesor Michael S. Fuhrer, ředitel FLEET Centre, napsal ve středu: „Není to soud a nikdo nemá zájem prokázat, že LK-99 není supravodič. Teď se LK-99 opět vrací do šuplíku ke všem dalším skutečným i hypotetickým materiálům, u nichž prostě nevíme, jestli jsou supravodičem, nebo ne.
Budoucnost
Nikdo zatím nemůže s absolutní jistotou říci, kam tento objev směřuje. I výše citovaný Alex Kaplan, který byl prvním, kdo LK-99 na Twitteru zpopularizoval, už změnil názor: 7. srpna napsal, že důkazy supravodivost vylučují. K tomuto směřuje stále více vědců z celého světa.
Cest k možnému materiálu, který bude jednou splňovat požadavek na supravodič při pokojové teplotě, je mnohem víc – moderní věda jich sleduje spoustu současně. Naděje tedy stále žije. Přece jen, i v Praze stále ještě zůstávají dvě ampulky s LK-99 neotevřené…