Update vom 10.08.2023
Groß war die Euphorie, als vor ungefähr zwei Wochen ein potenzieller, neuer Supraleiter für Gesprächsstoff in den Medien sorgte. Groß ist jetzt auch die Ernüchterung: Bislang konnte das Material LK-99 dem Hype nicht gerecht werden.
Was ist bislang passiert? Eine Gruppe rund um den Physiker Karsten Held von der Technischen Universität Wien zeigt sich verhalten. Ihre Ergebnisse seien mit einem neuen Supraleiter stellenweise kompatibel – eine endgültige Bestätigung bliebe jedoch aus, wie Der Standard schreibt. Auch die Ergebnisse chinesischer Forscher haben gezeigt: Das Verhalten von LK-99 lässt sich auch ohne Supraleitung erklären, berichtet Golem.
Nach aktuellem Wissensstand bleibt ein bei normalem Druck und gewöhnlicher Zimmertemperatur funktionierender Supraleiter also Science-Fiction. Vorerst – oder für immer? Wir bleiben für euch dran.
Update vom 08.08.2023
Momentan bemühen sich Wissenschaftler weltweit darum, die vermeintlichen Forschungsergebnisse rund um LK-99 zu wiederholen.
Beispielsweise die Physikerin Sinéad Griffin vom Lawrence Berkeley National Laboratory twitterte: »In meiner Arbeit wurde die Supraleitfähigkeit von Blei-Apatit nicht be- oder nachgewiesen.«
Viele namhafte Forschungseinrichtungen experimentieren noch.
Der US-amerikanische Supraleiter-Forscher David Larbalestier schreibt dazu: »Innerhalb von ein oder zwei Wochen werden wir 20, 30, 40, 50 oder 100 Labore haben, die verschiedene Synthesen durchgeführt haben. Es wird also ziemlich schnell klar sein [ob LK-99 wirklich ein Supraleiter ist].«, so zitiert auf The Verge.
Ist LK-99 also wirklich ein Supraleiter? Bald werden wir’s wissen. Wir bewahren uns eine gesunde Portion Skepsis – aber auch Hoffnung.
Von einem solchen Durchbruch konnte die Forschung bislang nur träumen - und wollen ihn jetzt doch entdeckt haben.
Ein Supraleiter, der auch bei normalem Druck und unter Raumtemperatur funktioniert, wäre bahnbrechend. Wurde ein solcher Supraleiter tatsächlich entdeckt, hätte das weitreichende Folgen auch für Computer und Elektromotoren - oder einfach das Handy in eurer Hosentasche.
Wieso?
Stellt euch extrem leistungsstarke Computer vor, die keine Wärme produzieren. Oder denkt an Kraftwerke oder Stromnetze mit 100-prozentiger Effizienz. Ganz zu schweigen von der Anwendung für High-Speed-Züge.
Forschende des Quantum Energy Research Centre in Seoul und des College of William & Mary in Virginia wollen genau einen solchen Supraleiter jetzt entdeckt haben.
Aber: Was steckt wirklich dahinter?
Was sind Supraleiter - einfach erklärt?
Supraleiter sind bestimmte Materialien, die bei sehr niedriger Temperatur elektronischen Strom leiten – und zwar ohne elektrischen Widerstand. Wir erinnern uns an den Physikunterricht aus der Schulzeit: Elektrischer Widerstand beschreibt, wie gut oder schlecht ein Material den Durchfluss von elektrischem Strom ermöglicht.
Hierzu ein Beispiel aus dem Alltag: Fließt Strom durch einen Draht, ist immer auch ein elektrischer Widerstand zu beobachten. Dieser Widerstand führt zu Energieverlust. Denselben Verlust könnt ihr anhand der Wärme beobachten, die vom Draht ausgehen.
Was haben die Forschenden entdeckt?
22.7.2023: An diesem Stichtag haben die Forscher aus Korea und den USA ihre Studienergebnisse veröffentlicht.
Blei-Apatit ist das Mineral, welches als neuer Supraleiter herhalten soll. Um Blei-Apatit seine supraleitenden Fähigkeiten zu entlocken, sind die Forschenden wie folgt vorgegangen:
🧪 Bleiatome durch Kupfer ersetzen. Anders gesagt: Blei-Apatit wird mit Kupferatomen sozusagen verunreinigt. Im Fachjargon ist nicht von »verunreinigen«, sondern »dotieren« die Rede.
🧪 Legierung herstellen: Das Team mischte verschiedene Pulver aus chemischen Verbindungen von Blei, Sauerstoff, Schwefel und Phosphor. Diese Mischung wurde über mehrere Stunden gebacken, wie Der Standard schreibt. Entstanden ist dabei also eine Legierung aus genannter Verbindung.
👩🔬 Ergebnis dieser Versuchsanordnung: Ein dünnes, graues Plättchen. Getauft wurde das vermeintliche Wundermaterial auf den Namen LK-99.
Welche Eigenschaften wurden an LK-99 beobachtet?
Um die Eignung des grauen Plättchens als Supraleiter herauszufinden, wurde es einigen Tests unterzogen, um wichtige Fragen zu beantworten.
❓ Wie hoch oder niedrig liegt die kritische Temperatur, unter der supraleitende Eigenschaft beobachtbar wird? Als die Forschenden das Plättchen von 105 Grad Celsius auf 30 Grad heruntergekühlt haben, soll der elektrische Widerstand auf null herabgesunken sein. Zum Vergleich: Normalerweise benötigen Supraleiter eine Temperatur von minus 140 Grad, um zu funktionieren, wie n-tv und Süddeutsche schreiben.
❓ Können wir den Meißner-Ochsenfeld-Effekt beobachten? Dieser Effekt lässt Supraleiter über Magnetfelder schweben. Wie das? Der Meißner-Ochsenfeld-Effekt beschreibt das Verhalten supraleitender Materialien mit Bezug auf ein äußeres Magnetfeld. Praktisch gesagt: Bislang bekannt Supraleiter müssen stark abgekühlt werden, damit sie supraleitend werde. Wurde diese besonders niedrige Temperatur erreicht, sind zwei Eigenschaften am Material zu beobachten:
- Vollständiger Magnetfeldausschluss: Einfach gesagt, dringt das Magnetfeld nicht länger in das Innere des Materials ein. Stattdessen wird das Magnetfeld von der Oberfläche des Materials abgestoßen.
- Perfekter Diamagnetismus: Das bedeutet, dass auch dem äußeren Magnetfeld widerstanden wird. Dadurch schwebt das Material, sobald es sich über einem Magneten befindet.
Aber seht selbst, wie ein Probestück über einem Magneten schwebt. Die verantwortlichen Wissenschaftler haben ein Video dazu veröffentlicht.
Doch auch das Video von oben sieht sich der Kritik ausgesetzt. Denn der Effekt sei auch bei nicht supraleitendem Graphit zu beobachten.
Was würde ein solcher Supraleiter für uns bedeuten?
Heutzutage werden Supraleiter vor allem in Medizin und Forschung eingesetzt. Zum Beispiel bei MRT-Geräten oder Teilchenbeschleunigern. Das Magnetresonanztomografie-Gerät wird verwendet, um das Innere eures Körpers in Bildform darzustellen. Auch beim Teilchenbeschleuniger im Kernforschungszentrum CERN finden Supraleiter Verwendung.
Wieso aber sind Supraleiter bisher in anderen Bereichen eher selten anzutreffen? Die Antwort: Supraleiter, wie wir sie heute kennen, müssen ständig mit flüssigem Helium gekühlt werden. Diese durchgehende Kühlung ist kostenintensiv und aufwendig.
Deshalb wäre die Entdeckung eines unter Raumtemperatur funktionierenden Supraleiters so bahnbrechend.
Deswegen – und aufgrund der zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten. »Keine Wärmeentwicklung bei CPUs« oder »effizientere Elektromotoren« stellt Der Standard in Aussicht.
Übrigens: Wer sich fachlich kompetent und gut verdaulich weiterführend mit Supraleitern und ihrer Funktionsweise auseinandersetzen will, sei nachstehendes Video der deutschen Physikerin Sabine Hossenfelder empfohlen.
Link zum YouTube-Inhalt
Wie glaubwürdig ist die Studie?
Die Forschungsarbeiten der Koreaner sind aktuell noch spekulativer Natur. Erst, wenn die Arbeiten aus Fernost den sogenannten Peer-Review-Prozess durchlaufen haben, können die Ergebnisse der Forscherinnen und Forscher als gesichert gelten.
Kritik aus der Wissenschaftsgemeinde: Aber auch andere Schritte sind anzuempfehlen, wären der wissenschaftlichen Qualitätssicherung förderlich, wie Expertinnen und Experten meinen. Nachstehende Punkte wären hierbei wichtig zu beachten.
✅ Fehlende Reproduzierbarkeit: In Der Standard wird der Physiker Wolfgang Lang mit kritischen Worten zitiert. Zwar findet Lang die Forschungsergebnisse vielversprechend, wird allerdings auch stutzig, denn er sagt: »Ich sehe keine Hinweise auf die Reproduzierbarkeit der Messungen an mehreren Proben.« Der Physiker schätzt überdies die geringe Menge an Probenmaterial als seltsam ein.
✅ Bestätigung oder Anfechtung der Forschungsergebnisse: »Handelt es sich wirklich um einen Supraleiter?« Um diese Frage zu beantworten, wäre die Beteiligung unabhängiger Laboratorien zielführend. Anders gesagt: Können andere Wissenschaftler an anderen Forschungseinrichtungen den Test wiederholen?
Wie geht’s weiter mit dem Supraleiter LK-99?
Auch im Wissenschaftsbetrieb herrscht Wettbewerbskampf. Das, oder einfach zu korrigierende Forschungsergebnisse, führten in der Vergangenheit wiederholt zur Meldung neuer Supraleiter – die hinterher relativiert werden mussten.
Beispiele sind eine Studie der Universität Rochester. Auch hier wurde ein Supraleiter entdeckt, der unter Raumtemperatur funktionieren dürfte. Allerdings benötigt dieser noch immer einen sehr hohen Druck, wie aus der Tiefsee.
Was passiert nun mit LK-99? Laut populärem Fachmagazin Science braucht es nur wenige Wochen, um die Forschung aus Korea zu überprüfen. Hyun-Tak Kim und Team wollen alle Forscher unterstützten, die das Experiment wiederholen möchten.
Ist diese Entdeckung aus Korea mit dem Transistor vergleichbar – oder müssen die Forscherinnen und Forscher bald schon zurückrudern? Seid ihr ähnlich kritisch wie die Fachkollegen? Schreibt uns eure Meinung gerne in die Kommentare.
Nur angemeldete Benutzer können kommentieren und bewerten.
Dein Kommentar wurde nicht gespeichert. Dies kann folgende Ursachen haben:
1. Der Kommentar ist länger als 4000 Zeichen.
2. Du hast versucht, einen Kommentar innerhalb der 10-Sekunden-Schreibsperre zu senden.
3. Dein Kommentar wurde als Spam identifiziert. Bitte beachte unsere Richtlinien zum Erstellen von Kommentaren.
4. Du verfügst nicht über die nötigen Schreibrechte bzw. wurdest gebannt.
Bei Fragen oder Problemen nutze bitte das Kontakt-Formular.
Nur angemeldete Benutzer können kommentieren und bewerten.
Nur angemeldete Plus-Mitglieder können Plus-Inhalte kommentieren und bewerten.