В погоне за «недостижимым»

В середине лета все мировые СМИ облетела сенсация: корейские учёные, изучающие свинцово-медные апатиты, заявили о столь долгожданном открытии сверхпроводимости при комнатной температуре и нормальном давлении. О том, как физики во всём мире и в МИЭМ НИУ ВШЭ отреагировали на эти заявления, почему наука — столь устойчивый к фальсификациям исследований общественный институт и как всё оказалось на самом деле, рассказывает в своей авторской колонке Алексей Вагов, директор Центра квантовых метаматериалов МИЭМ НИУ ВШЭ. Ну и ещё о том, как учёные проводят лето!

Для всех лето — время тепла, расслабленного настроения, дач и отпусков. Для всех, кроме учёных. Их на столах ждут незаконченные расчёты, в лабораториях — эксперименты, нужно дописать статьи или завершить диссертацию, съездить на конференцию и увидеться с коллегами. Наступает по-настоящему горячая пора — самое время совершать открытия. И учёные иногда действительно их совершают.

Алексей Вагов,
директор Центра квантовых
метаматериалов МИЭМ НИУ ВШЭ

Пока все нежились на пляжах, в физике произошли события, взбудоражившие научный и не только мир. Одно из них связано с феноменом сверхпроводимости — способности некоторых материалов (сверхпроводников) проводить электрический ток без потерь. Из этого можно извлечь огромную пользу, ведь значительная часть электричества просто теряется в проводах и греет атмосферу.

Проблема в том, что все известные сверхпроводники проводят ток без потерь, только если они охлаждены примерно до –200 °C, а это требует сложного оборудования. В отдельных случаях такое решение всё равно выгодно. Так, сверхпроводники используются в московской энергосети. Но только представьте, что будет, если у человечества появится «сверхпровод», который не надо охлаждать. Эффект для экономики и экологии окажется колоссальным. Поэтому получение сверхпроводников при комнатной температуре — «святой Грааль» для физиков, который они ищут с момента открытия свойства сверхпроводимости в 1911 году.

И вот в июле 2022-го прогремела сенсация: корейская команда разместила на сервере препринтов Корнеллского университета две работы (1, 2), в которых утверждала, что материал со скучным названием LK-99, впервые синтезированный лет 20 назад, показал исчезновение электрического сопротивления при температуре 126,85 °C.

Кроме того, он левитировал в магнитном поле — известное свойство сверхпроводников. Те, кто смотрел фильм «Аватар», помнят впечатляющие сцены с висящими в воздухе горами. По сюжету фильма, они висели из-за сверхпроводящего материала, носящего говорящее название «унобтаниум» — «недостижимый».

Физиков и материаловедов со всего мира буквально охватила лихорадка, и история начала напоминать детективное расследование в прямом эфире. Сенсационные заявления всегда вызывают у учёных желание пощупать всё своими руками, особенно когда новая работа обещает переворот едва ли не во всём, что связано с электричеством. Да и вообще воспроизводимость экспериментов — один из краеугольных камней научного знания.

К тому же в статьях корейцев нашли странные различия в составе авторов. Строго говоря, подобные вещи в науке не редкость. Учёные — люди амбициозные, поэтому бьются не на шутку за своё место в списке авторов даже обычных статей. Что уж говорить об открытии такого масштаба, где даже Нобелевская премия — не самый большой приз. Но всё равно это выглядело подозрительно.

И вот вместо пляжей и вояжей физики бросились обсуждать и проверять новые работы. Десятки научных групп попытались синтезировать LK-99 , благо технология казалась не слишком сложной. Другие начали рассчитывать его свойства. Во всём мире учёные обсуждали результаты в реальном времени — в чатах и на форумах, поскольку обычные методы научных отчётов в виде публикации статей — слишком долгий процесс.

Лихорадка затронула и Центр квантовых метаматериалов МИЭМ НИУ ВШЭ, хотя наши сотрудники в тот момент оказались разбросаны по разным частям света. Я посещал коллег в Бразилии, аспиранты сидели в Москве, коллега из МИФИ укатил в Калининград, а коллега из Регенсбургского университета (Universität Regensburg) поехал в Испанию на конференцию.

Однако тема была слишком важной, а для нашего Центра особенно. Дело в том, что всего год назад мы опубликовали работу, где предложили механизм, как можно получить сверхпроводимость при высоких температурах. А полученные данные по LK-99 вроде бы показывали, что именно этот механизм тут может работать. Получалось, что мы предсказали это вещество! Поэтому расчёты надо было начинать немедленно.

Что же выяснилось? Результаты пока скорее негативные. Подтвердить и воспроизвести в полной мере корейскую сенсацию пока никому не удалось, хотя некоторые группы зафиксировали левитацию. Сам материал оказался капризным: его свойства сильно зависят от того, как именно его «испекли». Отдельные научные коллективы и вовсе заявили, что он не проводит ток.

Всё это сильно охладило ожидания. Но исследования продолжаются, и, может быть, учёные когда-нибудь действительно получат «унобтаниум». Если это произойдёт, то даже трудно представить, как изменится наш мир. Возможно, мы тоже увидим летающие горы.
IQ

Автор текста: Вагов Алексей Вячеславович, 11 сентября, 2023 г.