Печаль: независимые лаборатории не подтвердили наличие у LK-99 сверхпроводящих свойств Возможно, это еще не конец истории «волшебного» сверхпроводника, но, скорее всего, больше вы о нем не услышите

Четыре независимые исследовательские лаборатории из Китая, Великобритании и Индии не подтвердили наличие сверхпроводящих свойств у материала LK-99. Вещество, названное «первым сверхпроводником, работающим при комнатной температуре и нормальном давлении», было представлено группой корейских ученых и вызвало волну интереса далеко за пределами научного мира. Но попытки воспроизвести его синтез и доказать сверхпроводящие свойства у полученных образцов пока оказались неудачными.

С момента публикации первых двух препринтов, где корейские исследователи приводят метод синтеза LK-99, в архиве Корнельского университета появилось как минимум 20 новых работ об этом материале. Большинство из них — это теоретические исследования материала. Однако среди препринтов уже есть несколько отчетов о реальных попытках воспроизведения результатов корейского исследования.

Экспериментами занялись по крайней мере в четырех лабораториях: Школе наук о материалах Хуачжунского университета науки и технологий в Ухани (препринт), в Пекинском университете (препринт), в Национальной физической лаборатории в Индии (раз, два) и в Институте графена Манчестерского университета (препринт).

В первой из этих работ авторы из Ухани ограничились лишь синтезом вещества и продемонстрировали его полулевитацию, но не замерили электрическое сопротивление. В остальных работах это сделано было — наряду со множеством дополнительных измерений, результаты которых должны были гарантировать, что синтез LK-99 прошел успешно.

Вкратце: ни одна попытка синтеза LK-99 ни в одной из четырех лабораторий не дала сверхпроводящего вещества. И если уханьская группа все еще допускает его получение описанным образом, то выводы других групп можно свести к следующему: «нам удалось получить материал, по своим характеристиками идентичный LK-99, но это не сверхпроводник».

Впрочем, никто из ученых не утверждает, что заявления корейских исследователей об LK-99 были ошибкой или подлогом. Сложность с однозначным подтверждением или опровержением связана с тем, что получающийся материал никогда не бывает полностью однородным (как, например, обычный сплав или раствор), а состоит из множества фрагментов разного химического состава. Даже не обнаружив сверхпроводящих свойств во всей массе вещества, ученые не имеют достаточных оснований утверждать, что этих свойств нет у каких-то более мелких его включений.

Именно поэтому так сложно опровергнуть заявления о сверхпроводимости с помощью прямолинейного эксперимента с измерением сопротивления: проводить ток могут мешать несверхпроводящие фрагменты материала, которые неизбежно присутствуют в сколько-нибудь крупном образце. Более надежным тестом на сверхпроводимость могла бы стать однозначная демонстрация эффекта Мейснера — то есть левитация сверхпроводника над сильным магнитным полем. Этого попытались добиться сами создатели LK-99, а потом ученые из перечисленных выше лабораторий, пытавшиеся воспроизвести их работу.

Эффект заключается в том, что вещества с нулевым сопротивлением полностью вытесняют из себя магнитное поле (подробно и понятно это описано здесь). Сверхпроводники, помещенные во внешнее магнитное поле достаточной силы (индукции), левитируют над поверхностью магнита, не касаясь его никакой своей частью. Возникающий в сверхпроводнике при сближении с постоянным магнитом ток создает магнитное поле противоположной направленности, которое отталкивает сверхпроводник, компенсируя силу тяжести.

Эффект Мейснера присущ только сверхпроводникам, однако его внешние проявления, как подчеркивают исследователи из Пекинского университета, можно легко перепутать с обычным ферромагнетизмом — известным по бытовым магнитам. Им тоже удалось зафиксировать полулевитацию в одном из небольших образцов LK-99 собственного производства. По мнению ученых, она объясняется простым ферромагнетизмом, когда магнитное поле стремится перевернуть фрагмент вещества в «правильную» сторону к магниту. Из-за слабости ферромагнетизма полностью перевернуть его не получается, но по крайней мере одну часть фрагмента магнитному полю удается приподнять над постоянным магнитом.

Аналогичный ферромагнетизм в собственном, независимо синтезированном материале заметили и в Великобритании. Группе Артема Мищенко из Института графена (Мищенко — многолетний соавтор нобелевского лауреата Константина Новоселова) даже удалось продемонстрировать наличие в своем образце следов железа, что может частично объяснить ферромагнитный эффект.

Что касается зависимости сопротивления от температуры (напомним, сверхпроводники обычно теряют сопротивление только при экстремально низкой температуре, а корейские ученые утверждали, что LK-99 демонстрирует сверхпроводящие свойства и при комнатной), то вещество ничем не напомнило сверхпроводник. По результатам измерений, сделанных в Пекинском университете, LK-99 скорее ведет себя как полупроводник: при охлаждении его сопротивление не только не падает до нуля, но резко растет.