Una tecnologia veramente rivoluzionaria sta diventando realtà

Questa nuova tecnologia sarà “più grande dell’IA“, secondo gli scienziati che l’hanno creata. Questo poiché promette di trasformare completamente l’informatica, l’energia, la medicina e l’economia tutto in una volta.

È il più vicino possibile alla fantasia scientifica della macchina del moto perpetuo, una macchina che continuerà a funzionare senza alcun input di energia da parte nostra. Non solo sarà la creazione più importante del 21° secolo, ma provocherà una seconda rivoluzione industriale e ci farà risparmiare miliardi ogni anno dalla sola rete energetica.

Stiamo parlando dei famosi superconduttori.

I superconduttori sono materiali grazie ai quali l’energia che perdiamo a causa della dispersione sotto forma di calore verrà ridotta notevolmente. Vediamo questo problema in tutta la nostra tecnologia elettrica ed elettronica, dai telefoni ai computer, dagli aeroplani alla rete elettrica. Gran parte dell’energia che generiamo viene persa nel processo di trasmissione, riducendo l’efficienza della rete e dei nostri apparecchi elettrici.

Bene, i superconduttori non hanno questo problema. A causa delle proprietà speciali insite in questi materiali, sarà possibile trasportare elettricità senza perdita di energia, con conseguente enorme aumento dell’efficienza.

In alcuni studi gli scienziati sono stati in grado di mantenere per anni una corrente elettrica all’interno di un anello superconduttore senza aggiungere ulteriore energia al circuito. Queste correnti potrebbero teoricamente fluire per sempre, o almeno per centinaia di migliaia di anni senza perdere la loro energia a causa del calore o dell’attrito.

Trasporti più veloci, dispositivi medici più portatili, elettromagneti più efficienti, una rete energetica più sicura ed efficiente, compresi gli usi nelle turbine eoliche e nelle centrali elettriche a fusione. La nostra tecnologia sarebbe completamente rivoluzionata. Una nuova era per il mondo.

C’è, come in tutte le grandi cose, ovviamente, un prezzo che dovremo pagare.

Le sostanze superconduttrici hanno sempre richiesto pressioni intense o temperature estremamente basse che raggiungono quasi lo zero assoluto, la temperatura più fredda possibile (-273,15° C). Questa bassa temperatura è la chiave per rendere i materiali superconduttori: in uno stato così freddo, il movimento degli atomi è ridotto quasi a zero e questo significa che gli elettroni non collidono più con gli atomi causando perdita di energia. Non c’è resistenza. Per raffreddare queste sostanze gli scienziati impiegano l’elio liquido.

L’alternativa è usare una pressione tremenda. Gli studi che sono riusciti a produrre materiali superconduttori a temperature più elevate (-70° C) hanno richiesto pressioni di circa 155 gigapascal (GPa). Per riferimento, la pressione al centro della Terra è di 350 GPa, 3,5 milioni di volte la pressione atmosferica al livello del mare. La pressione nel punto più profondo dell’oceano, la Fossa delle Marianne, è di 0,1 GPa. Ciò significa che, fino ad oggi, i materiali superconduttori hanno richiesto la metà della pressione che si trova al centro del pianeta.

Il sogno quindi è quello di produrre un materiale con prprietà di superconduttore sia a temperatura ambiente che a pressione ambiente. E questo è – quasi – ciò che un gruppo di ricercatori ora afferma di aver fatto. Sebbene il materiale superconduttore non funzioni esattamente a pressione ambiente, funziona a 1 GPa, un enorme miglioramento rispetto alle misurazioni precedenti.

L’annuncio ha causato scalpore nella comunità scientifica ma ha anche creato profonde polemiche tra gli scienziati. Alcuni hanno confutato del tutto l’affermazione, altri l’hanno sostenuta con veemenza. Supponendo che la scoperta sia vera, il fisico James Hamlin l’ha descritta come “una scoperta sconvolgente, rivoluzionaria e molto eccitante“.

Il gruppo di ricercatori è guidato da Ranga Dias, assistente professore di ingegneria meccanica e fisica presso l’Università di Rochester. Per creare il loro materiale superconduttore, il team ha utilizzato un superidruro a base di lutezio. Gli idruri sono una combinazione di idrogeno e atomi più pesanti (di solito di zolfo o altri metalli), con l’idrogeno che è la chiave per la superconduttività. Vengono introdotti anche carbonio, azoto e altri materiali atomici per modificare le proprietà dei campioni. Questa combinazione è necessaria perché l’idrogeno nella sua forma metallica mostra proprietà superconduttive sotto pressione immensa, ma gli scienziati hanno scoperto che combinando l’idrogeno con pochi altri elementi, i nuovi atomi permettono all’idrogeno di diventare un metallo superconduttore a pressioni più ragionevoli.

Il campione di Dias era composto da una miscela di lutezio, idrogeno e azoto che sono stati esposti a temperature di 200° C in cicli di diversi giorni alla volta. Il campione è stato quindi compresso utilizzando una cella a incudine diamantata con pressioni intorno a 2 GPa. Le proprietà superconduttive del campione sono state testate regolarmente mentre la pressione diminuiva, con il team che ha scoperto che queste incredibili proprietà sono rimaste intatte fino a solo 1 GPa ed a temperatura ambiente.

I campioni sono stati in grado di soddisfare tutti i requisiti scientifici di un superconduttore, inclusa la resistenza ridotta e l’effetto Meissner. Questo effetto è una proprietà chiave dei superconduttori e ha a che fare con la capacità della sostanza di espellere un campo magnetico. È esattamente il tipo di dati che gli scienziati sperano di vedere durante la creazione di superconduttori a temperatura ambiente, vicino alla pressione ambiente.

C’è solo un problema. È il problema che crea una divisione così ardente nella comunità scientifica: il passato del team.

Molti dei membri del team sono stati, in passato,accusati di cattiva condotta scientifica, per via di un precedente articolo, pubblicato da Dias sulla rivista scientifica Nature, ritirato a causa di polemiche riguardanti i dati. Il documento notava come un idruro di zolfo carbonioso (CSH) è diventato superconduttore a 14° C e 267 GPa. Ma la procedura relativa ai campi magnetici in seguito ha contraddetto i dati grezzi rilasciati da Dias e dal coautore Ashkan Salamat, in cui hanno dettagliato un metodo diverso e insolito per affrontare l’interferenza magnetica.

Normalmente, la misura della suscettività magnetica di un idruro viene eseguita mentre il campione si trova in una cella a incudine di diamante, il che significa che spesso contiene rumore di fondo. Gli scienziati effettuano una misurazione indipendente dello sfondo e quindi la sottraggono dai dati grezzi per fornire una lettura finale della suscettività magnetica. Tuttavia, Dias e Salamat hanno rimosso l’interferenza magnetica in un modo nuovo e non ortodosso, portando alcuni fisici a credere che i dati fossero stati manipolati. Dias ha ribattuto che non c’era manipolazione, ma solo un fraintendimento.

I fisici hanno quindi iniziato a notare che anche alcuni dati riguardanti la resistenza elettrica dei campioni sembravano essere manipolati mentre un’altra parte di essi rimaneva sconosciuta. Ci sono state accuse secondo cui i dati nel documento di Dias sarebbero stati fabbricati invece che osservati.

Il luogo di lavoro di Dias, l’Università di Rochester, ha condotto due indagini sulla questione e alla fine si è schierata con Dias. Né i laboratori indipendenti sono stati in grado di riprodurre i risultati di Dias da questo documento, ma ciò potrebbe essere in parte dovuto al fatto che questo tipo di test di laboratorio può richiedere del tempo per riprodursi completamente.

Anche un altro membro del team, Mathew Debessai, ha fatto ritirare un documento sulla superconduttività a causa di affermazioni sulla manipolazione dei dati. E gli articoli più recenti di Dias sul solfuro di manganese sono accusati di aver copiato e incollato dati da ricerche non correlate. Vale a dire che i dati sulla resistenza elettrica di questo recente articolo erano una copia dei dati del dottorato di ricerca di Dias del 2013. Salamat ha risposto che i dati non sono stati copiati ma erano semplicemente simili e che il confronto tra i set di dati era stato sbagliato.

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Lutezio, un componente chiave del materiale di Dias.

Dias rimane fermo sul fatto che i suoi dati siano autentici. Ha continuato a condurre esperimenti in diversi laboratori in tutto il paese e ha invitato scienziati indipendenti a venire a osservare. È fiducioso che il nuovo documento che ha presentato a Nature supererà quello precedente, cancellando ogni dubbio che altri potrebbero ancora avere riguardo al suo lavoro. Un nuovo membro del team di Dias, Nilesh Salke, attesta che il materiale è, in effetti, tutto ciò che afferma di essere. Una pietra miliare nel campo della superconduttività.

Il nuovo articolo di Dias è stato sottoposto a un processo di revisione paritaria eccezionalmente rigoroso e quindi a un’ulteriore revisione da parte di Nature. Ha anche presentato i suoi dati grezzi insieme al nuovo documento in uno spettacolo di vulnerabilità e apertura, sperando di aumentare la fiducia degli scienziati increduli. A causa della storia di Dias, Nature ha fatto gli straordinari per valutare il suo lavoro, ma ha deciso di pubblicare il documento l’8 marzo.

Molti esperti ritengono che Dias non avrebbe presentato un altro documento smentibile e passibile di ritiro, scegliendo invece di avere fiducia nelle affermazioni del fisico. Nonostante il tumultuoso passato della squadra, dicono, dovremmo comunque tenere in considerazione i loro dati.

Mentre gli scienziati sperano che Dias invii campioni del suo materiale superconduttore ad altri laboratori per la riproduzione, Dias e Salamat hanno ora fondato Unearthly Materials, una startup con 20 milioni di dollari di sostegno forniti da Spotify, OpenAI e altri. Il loro idruro di lutezio è in procinto di essere brevettato, quindi è improbabile che i campioni vengano spediti per posta.

Data la sua natura proprietaria, anche i metodi e le procedure esatti utilizzati dal team potrebbero rimanere segreti. Ma nonostante tutto questo, c’è ancora speranza. Dias e il suo team hanno fornito istruzioni chiare su come riprodurre il materiale nei laboratori. Dicono di sperare che i laboratori procedano con il processo di riproduzione in modo che il campo dei superconduttori possa continuare a crescere ed evolversi. Alcuni scienziati hanno accettato l’offerta, altri dicono che non ci perderanno tempo.

Se un altro laboratorio fosse in grado di riprodurre il risultato, si spalancherebbero le porte dell’opportunità per questo nuovo materiale. Non solo per indagare sul materiale stesso – la struttura, il rapporto tra i suoi componenti, l’intuizione che fornisce nelle teorie della superconduttività – ma anche per indagare sulle sue applicazioni nel mondo quotidiano.

Se questi risultati potranno essere confermati, si profileranno le prime luci dell’alba di una nuova tecnologia che rivoluzionerà profondamente le nostre vite.

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