Mégis igaza lehet a már többször meghurcolt kutatónak, ez pedig forradalmasíthatja az energiatermelést
Ranga Dias laboratóriumában (Fotó: University of Rochester) - Fotó: J. Adam Fenster

Ranga Dias, a New York-i Rochester Egyetem professzora a szupravezető-kutatás legismertebb, egyben legellentmondásosabb figurája. Már többször bejelentette, hogy olyan szupravezető anyagokat fedezett fel, amelyek ha nem is szobahőmérsékleten, de a ma használt szupravezetőknél sokkal emberibb hőfokon üzemelnek. viszont sokan vannak, akik egyszerűen csalónak tartják. A cikkeit folyamatos kritikák érik, két éve még az a csúfsági is megtörtént vele, hogy a Nature visszavonta egyik szenzációs tanulmányát, mert más kutatók nem tudták reprodukálni az eredményeit. Akkori cikkünk szerint a szobahőmérsékletű szupravezetés teljesen új korszakot nyitna az emberiség energiatermelésében.

Elérték a fizika egyik Szent Grálját, vagy egyszerű csalás történt?
Molnár Csaba

Elérték a fizika egyik Szent Grálját, vagy egyszerű csalás történt?

Egy évvel ezelőtt jelentette be néhány fizikus, hogy elérték a szobahőmérsékleten működő szupravezetést. A lehetőségek végtelennek tűntek, a veszteségmentes távvezetékektől a hűtést nem igénylő, MRI-gépekben működő elektromágnesekig. Aztán jöttek a kétségek.

De mi is az a szupravezetés, és miért vágynak oly sokan a szobahőmérsékleten történő megvalósítására? Az elektromosságot vezető anyagok részecskéi kisebb-nagyobb mértékben akadályozzák az áramot, így az elektronok áramlása során csökken az áramerősség. Ezt csak folyamatos energiabefektetéssel lehet fenntartani, ami rontja a hatékonyságot. Minthogy az ellenállás negatívan függ a hőmérséklettől (melegben nagyobb, hidegben kisebb), ezért ha lehűtjük a vezetőt, csökken az ellenállása. Ez minden vezető anyagra igaz, de a szokványos vezetők ellenállása még az abszolút nulla fok (0 kelvin, vagyis –273 Celsius-fok) közelében sem válik nullává.

Vannak azonban olyan különleges anyagok, ezeket nevezzük szupravezetőknek, amelyek ellenállása egy adott kritikus hőmérséklet alatt hirtelen gyakorlatilag nullára csökken. Ez a kritikus hőmérséklet még mindig nagyon alacsony, általában –200 Celsius-foknál is alacsonyabb, de legalább elérhető. A kritikus hőmérséklet alatt a szupravezetőkből épített áramkörben gyakorlatilag akadály nélkül folyik az áram. Ugyanakkor a szupravezetés jelenségét sokkal szélesebb körben lehetne alkalmazni (és így nagyságrendekkel hatékonyabbá válna az energiafelhasználásunk), ha ehhez nem kéne rengeteg energia árán lehűteni a vezetőt az abszolút nulla fok közelébe.

Dias a két évvel ezelőtti fiaskó után idén márciusban újabb (majdnem) szobahőmérsékletű szupravezetésről szóló cikket közölt a Nature-ben, amit persze megint csak ádáz kritikák kísértek. Viszont ez alkalommal úgy tűnik, Diasnak igaza volt: egy független illinois-i kutatócsoportnak sikerült nagyjából reprodukálnia az eredményeit, méghozzá az általa biztosított anyag vizsgálatával. Ez önmagában nem jelenti azt, hogy az anyag valóban képes lehet a szobahőmérsékletű szupravezetésre, de hatalmas érv Dias kezében (aki egyébként a visszavont korábbi cikkét is igaznak tartja, és tagad mindenféle csalást).

Dias újabb cikkében azt állította, hogy egy lutéciumtartalmú anyag, ha eszméletlen nagy (egy gigapascalos) nyomásnak teszik ki, akkor már +21 Celsius-fokos hőmérsékleten is szupravezetővé válik, vagyis gyakorlatilag nullára esik az ellenállása. Dias közben még egy spin-off céget is alapított az általa felfedezett elvileg szupravezető anyag ipari hasznosítására: az Unearthly Materials vállalat azóta 16,5 millió dollár befektetést tudott gyűjteni. Dias küldött az anyagból a chicagói Illinois-i Egyetemen dolgozó Russell Hemley-nek is, akinek csoportja ugyancsak kimérte az anyag elektromos vezető tulajdonságait és (kissé meglepő módon) nagyjából igazolták Dias állításait. A tanulmányuk még csak preprint, tehát nem lektorálták. 

Hamley a tudományterület megbecsült alakja, így ha ő igazol valamit, annak súlya van. Az eredményeik szerint az anyag ellenállása valóban gyakorlatilag nullára esik a rettentő nagy nyomás hatására, még ha nem is a Dias állításában szereplő 21 Celsius-fokon, hanem „csak” +2,8 fokon, de még ez is összehasonlíthatatlanul magasabb, mint az átlagos szupravezetők -200 fokos hőmérséklete. Ez a vizsgálat egyelőre csak az ellenállás drasztikus lecsökkenését igazolta, a tényleges szupravezetést még nem. Ahhoz ugyanis bizonyítani kéne, hogy az anyagban megszűnik a mágneses mező.

Mindenesetre úgy tűnik, hogy Dias tényleg felfedezett egy anyagot, ami fagypont felett képes lehet a szupravezetésre. Ennek ellenére ezt közvetlenül biztosan nem lehet felhasználni az iparban, a hozzá szükséges hatalmas nyomás miatt (ami tízszerese a legmélyebb óceáni árkokban tapasztalható nyomásnak). Ugyanakkor, ha tényleg elfogadja a tudományos közösség, akkor kijelölheti a további kutatások irányát, és így belátható közelségbe kerülhet a valóban reálisan használható szobahőmérsékletű szupravezető.