Es könnte zu früh sein, den Untergang einer Behauptung der Supraleitung bei Raumtemperatur zu betrauern.
Am 26. September, die Zeitschrift Natur zog ein Papier zurück, in dem ein Material beschrieben wurde, das sich bei wohligen 15° Celsius in einen Supraleiter zu verwandeln schien (SN: 14.10.20). Die Bekanntmachung verunsicherte viele Menschen im Feld. Aber ein neues Experiment, das nur wenige Tage nach dem Zurückziehen durchgeführt wurde, stützt die Weltrekord-Temperatur-Behauptung, sagen ein Augenzeuge und andere, die mit dem Experiment vertraut sind.
Supraleiter transportieren Strom ohne Widerstand, was bedeutet, dass sie für die effiziente Übertragung von Energie nützlich sind. Sie könnten enorme Energiemengen einsparen, die in herkömmlichen Metalldrähten verschwendet werden. Derzeit werden sie verwendet, um starke Magnetfelder für medizinische Bildgebung und Teilchenphysik-Experimente zu erzeugen, und dienen als Komponenten in Hochleistungsschaltkreisen und sogar schwebenden Hochgeschwindigkeitszügen. Aber um zu funktionieren, müssen supraleitende Materialien im Allgemeinen weit unter 0 °C gekühlt werden, und viele auf Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt oder -273 °C.
Als Forscher im Jahr 2020 verkündeten, dass eine Probe aus Wasserstoff, Schwefel und etwas Kohlenstoff bei rekordverdächtigen Temperaturen zu einem Supraleiter wurde, schien der Traum von Supraleitung bei Raumtemperatur wahr zu werden. Ein Problem war, dass das Material unter enormem Druck stehen musste, etwa dem 2,6-Millionen-fachen des atmosphärischen Drucks – ungefähr dem Druck, der in Teilen des Erdkerns zu finden ist. Dennoch begrüßte die Entdeckung eine potenzielle wissenschaftliche und technologische Revolution.
In den zwei Jahren seither ist der Bericht kontrovers diskutiert worden. Der Strudel konzentriert sich auf die Art und Weise, wie die Forscher Daten aufbereiteten und verarbeiteten, die Änderungen einer als Suszeptibilität bekannten magnetischen Eigenschaft zeigten. Letztendlich Redakteure bei Natur unternahm den ungewöhnlichen Schritt, das Papier trotz der Einwände der Forscher zurückzuziehen. „Wir haben jetzt festgestellt, dass einige wichtige Datenverarbeitungsschritte … ein nicht standardmäßiges, benutzerdefiniertes Verfahren verwendet haben“, schreiben die Redakteure unter Natur im Rückzug. „Die Details des Verfahrens wurden in dem Papier nicht spezifiziert und die Gültigkeit des Hintergrundabzugs wurde nachträglich in Frage gestellt.“
Das neue Experiment ist kein Duplikat des in dem zurückgezogenen Artikel berichteten, aber die Forscher replizierten einen Teil ihrer Forschung, die in der wissenschaftlichen Gemeinschaft Alarm schlägt.
Ranga Dias, ein Physiker an der University of Rochester, der die Forschung an der jetzt zurückgezogenen Veröffentlichung leitete, leitete die neuen Messungen an der Advanced Photon Source des Argonne National Laboratory in Lemont, Illinois. „Wir haben fast sechs Monate an diesem Experiment gearbeitet, Aufbau und erneute Bestätigung der richtigen Methodik“, sagt Dias. „Ich würde sagen, die Daten, die wir bei Argonne erhalten haben, sind überzeugender, nicht nur vergleichbar“, mit den Daten im zurückgezogenen Dokument Natur Papier.
„Das Experiment fand an zwei Tagen statt, am 27. und 28. September“, sagt der Physiker Nilesh Salke von der University of Illinois Chicago, der nicht an der ursprünglichen Forschung beteiligt war. Salkes Rolle bei Argonne bestand darin, eine Probe des fraglichen Materials mit Röntgenstrahlen zu untersuchen, während es eine mit Hochtemperatur-Supraleitung verbundene magnetische Suszeptibilität aufwies. „Wir haben am 27. September das erste Anfälligkeitssignal gesehen, das mit den Behauptungen übereinstimmt, die im zurückgezogenen Dokument gemeldet wurden Natur Papier.”
Diese jüngste Wendung wird die Kontroverse, die mit der ursprünglichen Behauptung einherging, wahrscheinlich nicht beenden, zumindest nach Meinung des Physikers Jorge Hirsch von der University of California in San Diego. Hirsch war einer der lautstärksten Kritiker der Behauptung der Supraleitung bei Raumtemperatur.
„Ich wusste nicht, dass es zurückgezogen wird, aber ich hatte gehofft, dass es zurückgezogen wird“, sagt Hirsch, der weder an dem ursprünglichen noch an dem neuen Experiment beteiligt war. Er sagt, er habe die Autoren einen Monat nach der Veröffentlichung nach den Rohdaten der früheren Studie gefragt, aber er sei abgelehnt worden. „Die Autoren sagten: ‚Nein, wir können Ihnen die Daten nicht geben, weil unsere Anwälte sagten, dass dies unsere Patentrechte beeinträchtigen würde.’“
Mit Intervention von Natur, Hirsch bekam schließlich die Nummern. Was er sah, beunruhigte ihn. Hirsch ist skeptisch, dass Hochtemperatur-Supraleitung in solchen Materialien auf Wasserstoffbasis im Allgemeinen möglich ist, sagt aber, dass er aufgrund der Art und Weise, wie mit den Daten umgegangen wurde, Einwände erhebt.
„Es gab echte Probleme zwischen den Rohdaten und den veröffentlichten Daten“, sagt Hirsch. Er glaubt das NaturDer Widerruf von geht nicht weit genug. „Es liegt nicht daran, dass die Daten nicht ordnungsgemäß verarbeitet wurden.“ Zusammen mit dem Physiker Dirk van der Marel von der Universität Genf vertieft sich Hirsch in einem Artikel, der am 15. September in der veröffentlicht wurde, in Probleme mit den Daten Internationale Zeitschrift für moderne Physik B. „Unsere Analyse beweist mathematisch, dass die Rohdaten nicht im Labor gemessen wurden. Sie wurden erfunden.“
Dias und Kollegen bestreiten jegliche Unrichtigkeit ihrer Daten oder Analysen und treiben Experimente wie das bei Argonne voran. Aber diese Arbeit wartet auf Peer-Review. Zur Zeit, NaturDer Rückzug von stärkt bestehende Zweifel an der Supraleitung bei Raumtemperatur.
„Am Ende muss all dies von verschiedenen Gruppen validiert werden, um die Antwort zu erhalten“, sagt Hirsch.