Di Ozan Ahmet Cetin

Quando gli scienziati sudcoreani hanno dichiarato un potenziale balzo in avanti nella tecnologia dei superconduttori, la comunità scientifica mondiale è stata messa in fermento, oscillando tra anticipazione e scetticismo, mentre i ricercatori di tutto il mondo si sono affrettati a riprodurre gli incoraggianti esperimenti. I superconduttori potrebbero rivoluzionare settori che vanno dalle reti elettriche all'informatica, diventando una frontiera fondamentale della scienza e della tecnologia contemporanea. Immagina una città trafficata all'ora di punta. I veicoli si muovono, ma devono fermarsi ai semafori e rallentare a causa della congestione. È simile al comportamento della corrente elettrica in un normale conduttore, come un filo di rame. Si muove ma incontra resistenza, che porta alla perdita di energia. Ora, immagina un'autostrada aperta senza rallentamenti. È più simile a un superconduttore. Sono materiali speciali che, in determinate condizioni, consentono alla corrente elettrica di fluire liberamente senza alcuna resistenza, come le auto su una superstrada. Ciò significa che non viene sprecata energia, il che rende i superconduttori incredibilmente efficienti. Ma c'è un problema: al momento, i superconduttori funzionano solo se raffreddati a temperature estremamente basse, il che è costoso e scomodo. Ecco perché gli scienziati di tutto il mondo sono alla ricerca di superconduttori che funzionino a temperatura ambiente.

Una simile svolta rivoluzionerebbe le nostre reti elettriche, la tecnologia informatica, i sistemi di trasporto e molto altro.

Un successo ‘super’?

Ecco perché la comunità scientifica ha rapidamente rivolto la sua attenzione a un articolo di un team sudcoreano, inizialmente condiviso sulla piattaforma di preprint arXiv, che sosteneva di aver creato un materiale che raggiunge la superconduttività a pressione ambiente. Se le affermazioni del gruppo risultassero vere a seguito dei rigorosi controlli, questo sviluppo potrebbe rappresentare un importante progresso nella tecnologia dei superconduttori. Nadya Mason, fisica della materia condensata presso l'Università dell'Illinois, Urbana-Champaign, condivide il suo cauto ottimismo con TRT World. "È troppo presto per dirlo, ma è comunque entusiasmante. Questo è un superconduttore o un materiale piuttosto insolito. La buona notizia è che la sintesi del materiale è semplice; quindi, molte persone stanno tentando di confermare i risultati", afferma.

Ali Bozbey, esperto di elettronica superconduttrice della TOBB University of Economics and Technology di Ankara, rispecchia il cauto ottimismo. "Sebbene la superconduttività della materia non sia ancora generalmente accettata, il fatto che non sia stato chiaramente dimostrato il contrario per due settimane sia dai gruppi sperimentali che da quelli teorici può essere considerato un indicatore importante", afferma a TRT World. Le implicazioni di una simile scoperta potrebbero trasformare la fisica della materia condensata, aprendo forse la strada a innovazioni che potrebbero cambiare il mondo come i veicoli levitanti e i sistemi elettrici iper-efficienti, in passato oggetto di fantascienza.

Come afferma la ricercatrice di scienze dei materiali Benazir Fazlioglu-Yalcin della Penn State University: "se dovessimo scoprire il segreto della superconduttività a temperatura ambiente e intrecciarlo con successo nel tessuto della nostra vita quotidiana, rappresenterebbe una svolta degna di un premio Nobel".

"Al di là delle sue applicazioni pratiche, svelare il mistero della superconduttività farebbe luce su aspetti profondi della fisica, catalizzando ulteriori scoperte e innescando soluzioni innovative ad altri enigmi scientifici", afferma.

Restano dei dubbi

 I documenti che fornivano dettagli sulla presunta scoperta sono stati pubblicati sul server di preprint arXiv il 22 luglio e, secondo molti fisici, mancavano dei dati completi che ci si aspetterebbe da un'affermazione così significativa. Nel loro documento, i ricercatori coreani hanno annunciato con audacia il loro lavoro, affermando: "per la prima volta al mondo, siamo riusciti a sintetizzare il superconduttore a temperatura ambiente". Il gruppo ha anche riferito che il loro composto, denominato LK-99, mostrava la capacità di respingere i campi magnetici, una caratteristica critica coerente con i superconduttori.

Nonostante il clamore associato al loro annuncio, la comunità scientifica mondiale sta ora tentando con fervore di convalidare o smentire queste affermazioni. Mentre sono emersi alcuni cenni preliminari a sostegno di alcune delle affermazioni, una convalida completa, che potrebbe confermare o negare l'esistenza di un superconduttore a temperatura ambiente, rimane assente.

Mason fa luce sui diversi esiti dei tentativi di replicare i risultati, affermando: “Alcuni studi affermano di confermare gli elementi del documento (diamagnetismo e transizione di resistenza), ma altri non vedono gli stessi risultati. Questo non è insolito per i nuovi materiali che devono essere purificati e avere proprietà più stabili”.

Attualmente, la funzionalità dei superconduttori dipende dal loro mantenimento a temperature estremamente basse, una condizione che si rivela costosa e scomoda. Se gli scienziati riuscissero nell'impresa di creare superconduttori a temperatura ambiente, ciò preannuncia un'era di reti elettriche e chip per computer molto più efficienti. Le ripercussioni di questo concetto rivoluzionario sarebbero profonde se applicate ai computer più potenti del mondo, che ospitano trilioni di minuscoli interruttori elettronici chiamati transistor.

I materiali superconduttori potrebbero velocizzare notevolmente processi come i calcoli dell'intelligenza artificiale, rendendo più gestibili le attività complesse. Andrew Cote, un ingegnere specializzato in fisica applicata, si è rivolto a X, precedentemente Twitter, per fare ipotesi sul futuro di questo potenziale superconduttore. A patto che il suo status di superconduttore venga confermato, stima che il valore di mercato di questo nuovo materiale potrebbe oscillare tra una cifra sbalorditiva di 1,5 e 4,5 trilioni di dollari, a seconda delle sue precise capacità. Ha spiegato che una tale scoperta potrebbe potenzialmente apportare cambiamenti tali da trasformare ​​una vasta gamma di settori, tra cui hardware per telecomunicazioni, smartphone, sensori elettronici, satelliti, unità di elaborazione grafica (GPU), unità di elaborazione centrale (CPU), antenne, trasmissione e generazione di energia, motori elettrici, trasporto merci su rotaia e stoccaggio di energia. Tuttavia, qualsiasi svolta del genere, se realizzata, richiederà tempo, avverte Bozbey. "Se la notizia è vera e LK-99 è un materiale adatto all'uso industriale, sarebbe uno sviluppo rivoluzionario, soprattutto per il settore energetico, ma inizieremo a vederne gli effetti al più presto tra 5-10 anni", afferma. Mason ha sottolineato che la potenziale applicazione di questa tecnologia consentirebbe l'uso di fili superconduttori per reti elettriche e dispositivi. "Questo è fondamentale per ridurre lo spreco di energia, che contribuisce al cambiamento climatico e alla perdita di risorse". Tuttavia, in linea con le opinioni di Bozbey, avverte che "sarebbe necessario molto lavoro di ingegneria dei materiali, o addirittura la scoperta di nuovi materiali, ma questo spiana la strada". A parte la tempistica per le applicazioni pratiche, l'approccio della comunità scientifica alle notizie sulla superconduttività è radicato in un cauto scetticismo. Questa esitazione deriva in gran parte dai passati tentativi falliti di dimostrare la superconduttività a temperatura ambiente.

Ad esempio, la dichiarazione di una svolta nella superconduttività da parte di un gruppo guidato dal fisico Ranga Dias dell'Università di Rochester nel marzo 2023 ha scatenato un notevole dibattito. Nonostante le loro scoperte siano state pubblicate sulla prestigiosa rivista Nature, un articolo precedente getta un'ombra di dubbio sul merito della loro ultima pubblicazione. Nel 2020, il gruppo di Dias ha affermato con audacia di aver assistito alla superconduttività in una minuscola particella composta da carbonio, zolfo e idrogeno. Questa affermazione rivoluzionaria è stata accolta con rapido scetticismo poiché altri ricercatori hanno trovato difficile replicare i risultati.

Obbiezioni

I critici hanno messo in discussione la metodologia dello studio, etichettandolo come ambiguo e incompleto. Hanno anche contestato le misurazioni associate al comportamento magnetico del materiale, una caratteristica fondamentale della superconduttività. In mezzo a questa controversia, Nature ha infine ritrattato l'articolo nel settembre 2022.

Questo sfondo di scetticismo serve da duro promemoria dei molti ostacoli che la ricerca sulla superconduttività deve superare prima che qualsiasi presunta svolta possa essere accettata come un definitivo balzo in avanti. Due diverse iniziative di ricerca, una condotta presso il National Physical Laboratory of India a Nuova Delhi e l'altra presso la Beihang University a Pechino, hanno annunciato la sintesi di successo di LK-99. Tuttavia, nessuno dei due esperimenti ha osservato alcuna indicazione di superconduttività. Un gruppo di scienziati del Dipartimento di fisica della Southeast University di Nanchino, in Cina, d'altro canto, ha segnalato l'osservazione di una resistenza elettrica pari a zero di LK-99, un segno distintivo della superconduttività. Tuttavia, hanno compiuto questa impresa non alla confortevole temperatura ambiente dichiarata nel documento di ricerca originale. Inoltre, i ricercatori hanno osservato il materiale passare dentro e fuori dallo stato di resistenza zero sotto l'influenza di un forte campo magnetico, un altro comportamento tipico dei materiali superconduttori. Tuttavia, affinché la comunità scientifica raggiunga un consenso, sono necessarie ulteriori prove. Mason, ad esempio, afferma che ha bisogno di "vedere i dati effettivi dei documenti di conferma per farsi un'opinione reale".