"Es como si siempre nos hubiéramos estado moviendo por caminos de tierra, y ahora nos dijeran que podemos ir levitando. Cambia todo"
La semana pasada, el término “LK-99” fue tendencia en Twitter (ahora “X”) anunciando el descubrimiento de un “Santo Grial” de la física: un superconductor con la capacidad de transformar nuestras vidas permitiendo la introducción de nuevas tecnologías que terminarán con el cambio climático y harán de los trenes que levitan sobre campos magnéticos una forma común de transporte, así como que también permitirán la creación de redes eléctricas perfectamente eficientes.
Acudí a la revista “Science” a investigar su opinión en torno a este tema y a continuación resumo lo que me pareció más importante.
A decir de esta revista, los dos documentos relacionados con este descubrimiento, publicados en el servidor “arXiv” por los investigadores Sukbae Lee y Ji-Hoon Kim del Quantum Energy Research Centre de Corea del Sur y sus colegas el 22 de julio de este año, carecen de detalles y han dejado escépticos a muchos físicos.
¿Qué es un superconductor?
Un superconductor es un material que puede transmitir una corriente eléctrica sin resistencia alguna y por tanto sin pérdidas, desde un punto a otro. Si alguna vez usted se ha realizado una resonancia magnética (MRI), le han acostado dentro de un gran electroimán hecho de alambre fabricado con materiales superconductores.
El flujo sin resistencia permite crear un campo magnético muy fuerte sin calentar los aparatos ni consumir una cantidad enorme de energía. Los superconductores tienen muchas otras aplicaciones, desde la fabricación de filtros de frecuencia para las comunicaciones de radio, hasta la aceleración de partículas en colisionadores de átomos.
¿Cómo sucede la superconductividad?
Normalmente, los electrones no pueden pasar a través de un sólido cristalino porque rebotan en los átomos de la estructura del material, que están continuamente vibrando. Sin embargo, en algunos materiales y a bajas temperaturas los electrones forman pares muy débilmente unidos.
A esas bajas temperaturas, las vibraciones de la estructura de ciertos materiales cristalinos no son lo suficientemente fuertes como para romper los pares de electrones que se forman. De esta manera, los electrones se deslizan a través del material como si fuesen fantasmas.
¿Hay muchos superconductores? Hasta ahora, todos los superconductores requieren el uso de materiales especiales en circunstancias inusuales (por ejemplo, enfriados a muy bajas temperaturas: 270o C bajo cero). Así que hace ya muchos años que se busca un material que sea superconductor a temperatura ambiente y a una presión atmosférica.
Decenas de metales como el plomo, el mercurio, el estaño y aleaciones de ellos se convierten en superconductores cuando se enfrían cerca del cero absoluto (273.15o C bajo cero).
En la década de 1980, los científicos identificaron compuestos que contienen capas de cobre y oxígeno que superconducen a temperaturas tan altas como 133o Kelvin (140o C bajo cero). Veinte años después, los investigadores descubrieron que los compuestos que contienen capas de hierro y arsénico podían superconducir a temperaturas casi igual de altas.
¿Qué afirman los investigadores surcoreanos?
En los documentos que han sido publicados, y que no han sido revisados por investigadores expertos en los mismos temas, los surcoreanos Sukbae Lee y Ji-Hoon Kim afirman que al agregarse cobre a un material compuesto por plomo, oxígeno y fósforo, surge un nuevo material capaz de superconducir a presión ambiental y a temperaturas de hasta 400o Kelvin (126.85o C): más altas que el punto de ebullición del agua.
Básicamente, están diciendo que se puede cocinar una muestra de este material, sacarla del horno y una vez colocada en la mesa del laboratorio conducirá electricidad sin resistencia alguna. Presentan datos que muestran no solo una resistencia cero, sino también que el material parece expulsar un campo magnético: una característica clave de la superconductividad.
Según el periódico argentino “La Nación”, en su publicación del pasado 4 de agosto, “… hallar un material superconductor que funcione en condiciones ambientales normales permitiría, por ejemplo, que no se pierda energía entre su producción (en una central atómica, un parque solar, etcétera) y su lugar de destino a miles de kilómetros de distancia, lo que haría el consumo mucho más económico.
También permitiría la creación de chips para computadoras mucho más veloces, porque esos impulsos de energía que viajan dentro de un procesador o entre componentes lo hacen, hoy, por caminos metálicos que ofrecen cierta resistencia, que ahora se evaporaría. Es como si siempre nos hubiéramos estado moviendo por caminos de tierra, y ahora nos dijeran que podemos ir levitando. Cambia todo.”
¿Cuáles son las razones para el escepticismo científico?
Hay varias, dice Michael Norman, un físico teórico de Argonne National Laboratory citado por la revista “Science”. En primer lugar, el material al cual se le añadió el cobre, la apatita de plomo, no es un metal sino un mineral sin propiedades de conducción eléctrica.
Y ello es un punto de partida poco prometedor para fabricar un superconductor. Además, los átomos de plomo y cobre tienen estructuras electrónicas similares, por lo que sustituir átomos de cobre por algunos de los átomos de plomo no debería afectar mucho las propiedades eléctricas del material, explica Norman.
“Tienes una roca, y al final deberías seguir teniendo una roca”. Además, los átomos de plomo son muy pesados, lo que debería suprimir las vibraciones del material y dificultar el emparejamiento de electrones necesario para la superconductividad, indica Norman.
¿Los autores tienen una explicación de lo que está sucediendo?
En opinión de la revista “Science”, los documentos de Sukbae Lee y Ji-Hoon Kim no proporcionan una explicación sólida de la ciencia física que está siendo aplicada. Pero especulan que dentro del material que crearon, la adición de cobre distorsiona ligeramente largas cadenas de átomos de plomo que ocurren naturalmente.
Dicen que la superconductividad podría ocurrir a lo largo de estos canales unidimensionales. Pero eso sería sorprendente, dice Norman, porque los sistemas unidimensionales generalmente no producen superconductividad. Además, el desorden introducido por la adición de cobre debería suprimir aún más la superconductividad. “Tienes una sola dimensión, que es mala, y tienes desorden, que también es malo”, dice Norman, citado por “Science”.
Nadya Mason, una investigadora en física de materia condensada de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, no está tan segura. Ella señala que Lee y Kim también sugieren que podría existir una especie de ondulación de carga en las cadenas de átomos de plomo y que patrones de carga similares se han observado en superconductores de alta temperatura. “Quizá este material simplemente alcance el punto óptimo de un superconductor no convencional”, dice ella, también citada por Science.
¿Cómo se resolverá esto?
La gran pregunta es si hay alguien que pueda reproducir las observaciones de los investigadores sudocoreanos. Eso no debería ser demasiado difícil, según Norman, ya que la apatita de plomo es un material muy conocido que otros deberían investigadores poder sintetizar. Sin embargo, hacerlo no es tan simple como algunos espectadores en las redes sociales lo han hecho ver. Predice Norman: “Si esto es real, lo sabremos en una semana”; esto es, la que comienza este día de hoy: 7 de agosto.
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Por: Emilio Carrillo, abogado especializado en temas de financiamiento, tecnología y M&A. Twitter: @ecarrillop; página web: www.bcarrillog.com. Las opiniones expresadas son personales del autor y no constituyen recomendaciones de inversión; las inversiones en tecnologías novedosas son de muy alto riesgo y cabe la posibilidad de que todos los recursos destinados a ellas podrían perderse.