¿Revolución o ruido? El superconductor LK-99 levita en un mar de dudas científicas

Afirmaciones extraordinarias requieren pruebas extraordinarias, dijo en un capítulo de Cosmos el divulgador Carl Sagan. Desde entonces, este estándar recorre la comunicación pública de cada hallazgo o avance de la ciencia. Y con el supuesto superconductor LK-99 estamos ante uno de esos casos que, por el momento, no han pasado la prueba de Sagan.

La afirmación de que se ha logrado un superconductor a temperatura y presión ambiente es extraordinaria. Pero ha sido realizada por una terna de científicos coreanos que no han mostrado pruebas extraordinarias. Al menos así se recoge en dos borradores de artículo científico prepublicados en un repositorio digital. Uno, bajo el título ‘El primer superconductor a temperatura ambiente y presión ambiental‘. Y el otro titulado: ‘Superconductor mostrando levitación a temperatura ambiente y presión atmosférica’, al que se suman otros tres autores.

¿Qué es un superconductor y por qué dicen que sería revolucionario?

Un superconductor como el LK-99 vendría a ser un material capaz de hacer pasar por ellos corrientes eléctricas sin prácticamente resistencias. Y eso tendría aplicaciones como el desarrollo de trenes de levitación supersónicos, baterías de una duración inimaginada o chips con capacidades descomunales. Permitiría líneas de alta tensión prácticamente sin pérdidas y unas eficiencias que harían posible la electrificación renovable de países enteros en mucho menos tiempo.

Un superconductor haría el mundo más rápido y menos caliente. Pero ese santo grial de la física, que se lleva persiguiendo prácticamente un siglo, no ha dado sus frutos nunca. El último hype alrededor de la superconducción llegó con el grafeno, antes de que se convirtiese en objeto de bulos entre la comunidad negacionista de las vacunas anticovid.

Explica Amalia Coldea, catedrática asociada de Materiales Cuánticos de la Universidad de Óxford (Reino Unido), en el SMC de España que “presenciar los descubrimientos de un material cuántico recién sintetizado es muy emocionante, ya que la naturaleza revela nuevos fenómenos que hay que comprender“. Pero matiza: “Las observaciones iniciales siempre requieren una verificación y reproducibilidad diligentes”. Y eso aún no existe en este trabajo preliminar de Sukbae Lee, Ji-Hoon Kim, Young-Wan Kwon.

¿Cómo se consigue tener un superconductor?

Es técnicamente posible conseguir un superconductor. Existen, pero hacen falta dos ingredientes muy costosos:

1. Temperaturas muy bajas: El primer superconductor que se identificó fue el mercurio. Algo abundante y cotidiano. Sin embargo, si conectamos a la corriente a una pieza de mercurio no veremos nada prodigioso. Eso es porque sólo funciona a temperaturas muy bajas. Cercanas al cero absoluto (−273°C). Como explica la investigadora Leni Bascones (ICMM) en el SMC de España, “el superconductor a presión ambiente conocido de mayor temperatura crítica (la temperatura a la que se vuelve superconductor) funciona tan solo por debajo de unos –135ºC”.
   
   
2. Altas presiones: A falta de bajísimas temperaturas, la alternativa es someter el material candidato a superconductor a altas presiones, cercanas a las del interior de la Tierra o una prensa de diamante. En cualquiera de los casos, el coste de reproducir esas condiciones fuera de un laboratorio sería tremendo.

¿Por qué hay dudas sobre su logro?

Primero, porque lo que plantean es muy difícil de conseguir. Y si es así, ahora toca que el experimento se pueda reproducir. “Para que el descubrimiento sea aceptado, otros grupos de investigación deben ser capaces de sintetizar el material y reproducir la superconductividad a temperatura ambiente, eliminando al mismo tiempo otros fenómenos físicos que podrían haber dado lugar a firmas experimentales similares”, afirma también en el SMC de España Toby Perring, científico principal de la Fuente de Neutrones y Muones Isis del Science and Technology Facilities Council (STFC).

Técnicamente el supuesto superconductor LK-99 es un material con una estructura de apatita de plomo que se dopa con cobre. ¿Por qué funcionaría? No está muy claro. Los autores dicen que átomos de plomo se sustituyen por átomos de cobre en una especie de cadenas y eso las atrae, generando un efecto túnel, con movimientos de pares de electrones como en los superconductores. Pero esa es una explicación bastante compleja.

La corriente crítica y el campo magnético crítico serían bastante bajos para muchas aplicaciones prácticas, pero se pudo observar un efecto clave: la desaparición total del flujo magnético en el interior del material, condición necesaria para tener algunas de sus aplicaciones más deseadas. Las líneas del campo magnético son expulsadas, permitiendo la levitación bajo ciertas condiciones.

Pero, en el artículo se da a entender que se lleva trabajando con este material desde 1999. Y, en todo este tiempo, no han conseguido describir con precisión las cualidades de este superconductor LK-99. Ni siquiera la temperatura crítica a partir de la cual se torna propiamente superconductor (‘sólo’ saben que a 129ºC ocurre). Mucho menos, redactarlo de manera ‘ortodoxa’.

¿Y el vídeo que muestran? Podría hacerse con cualquier material de levitación magnética, como el grafito. Hay juguetes que funcionan así. Pero eso no los convierte en superconductores.

¿Por qué sí que podríamos estar ante una revolución y un Nobel?

Las dudas son razonables por varios motivos, empezando por la interpretación de los gráficos que presentan, como explica de manera técnica en su blog Francis Villatoro. Contando, además, con que están planteando una nueva teoría sobre superconductividad. ¿Una osadía o una genialidad?

Por otro lado, los resultados publicados “muestran que es necesario mejorar la corriente crítica, el rendimiento en campo y las propiedades mecánicas del nuevo material, para que sea útil en aplicaciones”, añade Mohammad Yazdani-Asrami, profesor de la Escuela de Ingeniería James Watt de la Universidad de Glasgow.

Con todo, “conseguir esta fase superconductora a presión ambiente ya es un logro significativo que debe valorarse. Quizás se trate de uno de los logros más significativos de las últimas décadas en física e ingeniería de materiales”, valora este experto en electrificación, a la espera de que la publicación, que por ahora es un preprint, se convierta en artículo revisado por pares y se publique en una revista de impacto.

Desde luego, sería extraño que tres científicos se jueguen su prestigio con una afirmación extraordinaria que se quededase en nada o en engaño. Hay voces que piensan que una prueba de que van a por el Nobel con toda convicción es que han limitado el número de autores a tres en su último manuscrito, el número máximo de personas a las que se otorga el galardón.

You can tell the authors of the new room temperature superconductor paper believe in their results because they published two papers about it concurrently: one with six authors, and one with only three.

The Nobel prize can be shared by at most three people. pic.twitter.com/ZDGnL3HzWM

— Russell Kaplan (@russelljkaplan) July 26, 2023

¿Alguien se ha llevado un Nobel por algo parecido antes? ¿Y alguna retractación?

Georg Bednorz y Alexander Müller se llevaron el Premio Nobel del Física en 1987 por el descubrimiento y aplicación de los cupratos. Son materiales cerámicos a partir de óxidos de cobre. Esto dio lugar a superconductores a temperaturas de -113ºC.

Anteriormente, un equipo dirigido por el profesor Ranga Dias (Universidad de Rochester en EE.UU.) anunció en la revista Nature en 2020 que habían desarrollado un superconductor a temperatura ambiente a una presión de un millón de veces la presión atmosférica. El artículo fue retirado, puesto que el experimento era imposible de reproducir. Luego lo volvió a intentar, hasta presentando una petición de patente.

El pasado mayo se logró un nuevo avance en superconductividad aplicada. Publicada en APL Energy, no supone un salto de gigante para la física, sino para la reducción de costes. Plantea una red de transporte de levitación sobre una especie de raíl superconductor. Por el otro, un sistema para almacenar y transportar hidrógeno que refrigere el sistema.

¿Y ahora, qué?

Leni Bascones es cauta y enfatiza dónde otros equipos con conocimiento deberían poner ahora el foco: “El análisis teórico y de los datos del segundo artículo es, en mi opinión, particularmente osado, discutiendo una transición metal-aislante sin dar la información más básica de material, que sería la estructura de bandas, adivinando información importante superconductor, como es la simetría de su parámetro de orden, a partir de medidas de las que es difícil obtener esta información, e incluyendo afirmaciones que no son correctas”.

Por su parte, Amalia Coldea, catedrática asociada de Materiales Cuánticos de la Universidad de Oxford, afirma que sólo cuando los resultados experimentales sean verificados por muchos grupos de todo el mundo “estaremos preparados para abrazar la tan buscada superconductividad a temperatura ambiente”. Y ese será un abrazo hacia un futuro verdaderamente revolucionario. Por el momento, sólo un anuncio que pretendía llamar la atención. Y lo ha hecho.