LK

Gregory Barber

Alles, was sich Andrew McCalip zu seinem 34. Geburtstag wünschte, war eine Lieferung roten Phosphors. Es war eine schwierige Forderung – die Substanz ist zufällig eine Zutat zum Kochen von Meth und wird von der US-Drogenbekämpfungsbehörde kontrolliert –, aber auch eine wesentliche, wenn McCalip seinen Traum, einen Raumtemperatur-Supraleiter zu bauen, verwirklichen wollte Der Gral der Physik der kondensierten Materie wird in der nächsten Woche im Labor seines Startups entdeckt. Es waren vier Zutaten erforderlich, und bisher hatte er Zugriff auf drei.

Seine Follower auf Andere boten Verbindungen zu osteuropäischen Lieferanten an. Sie waren tief in seine Bemühungen investiert. Wie McCalip hatten viele Anfang der Woche durch einen Beitrag auf Hacker News von einem möglichen Supraleiter namens LK-99 erfahren, der auf einen Arxiv-Vorabdruck verwies, in dem ein Trio südkoreanischer Forscher eine Entdeckung behauptet hatte, die, in ihren Worten, „öffnet eine neue Ära für die Menschheit.“ Jetzt war McCalip einer derjenigen, die versuchten, es zu wiederholen.

Supraleitung – eine Reihe von Eigenschaften, bei denen der elektrische Widerstand auf Null sinkt – tritt normalerweise nur unter kalten oder hohen Druckbedingungen auf. Die Forscher behaupteten jedoch, dass LK-99 diese Eigenschaften bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck aufweise. Zu den Beweisen gehören ein offensichtlicher Abfall des Widerstands auf Null bei 400 Kelvin (127 Grad Celsius) und ein Video, in dem das Material über einem Magneten schwebt. Die Autoren unter der Leitung von Ji-Hoon Kim und Young-Wan Kwon vermuteten, dass dies das Ergebnis des Meissner-Effekts sei, der Ausstoßung eines Magnetfelds, wenn ein Material die Schwelle zur Supraleitung überschreitet. Wenn das wahr wäre, könnte es tatsächlich zu einer neuen Ära führen: widerstandslose Stromleitungen, praktische schwebende Züge und leistungsstarke Quantengeräte.

Auf X und Reddit blieben große Sprachmodelle auf der Strecke. Der neue Stern war die Physik der kondensierten Materie. Online-Wettmärkte wurden hochgefahren (die Chancen: nicht besonders gut). Anons mit einem seltsam ausgefeilten Wissen über die Struktur elektronischer Bands zogen gegen technikoptimistische Influencer in den Krieg, die ein offensichtliches Wiederaufleben des technologischen Fortschritts bejubelten. Ihr Mantra war verführerisch und vielleicht ein wenig reduzierend: eine Rückkehr in eine Zeit sprunghafter Entdeckungen – die Glühbirne, das Manhattan-Projekt, das Internet –, in der die Auswirkungen wissenschaftlicher Entdeckungen innerhalb der Zeitspanne der irdischen Präsenz eines Menschen spürbar sind. „Wir sind zurück“, wie es ein X-Benutzer ausdrückte.

Experten sind skeptisch. Mehrere Versionen des LK-99-Papiers sind online mit inkonsistenten Daten erschienen – angeblich das Ergebnis von Streitigkeiten zwischen den Autoren über die genaue Art der Behauptung. Die Forscher sind auf diesem Gebiet nicht besonders bekannt und ihrer Analyse fehlen grundlegende Tests, die normalerweise zur Bestätigung der Supraleitung verwendet werden. Falsche Behauptungen sind auf diesem Gebiet auch so häufig, dass Physiker Witze über USOs – „unidentifizierte supraleitende Objekte“ – machen, eine Anspielung auf UFOs. (Jüngste Sichtung: ein Raumtemperatur-Hochdruckmaterial aus einem Labor der Universität Rochester, das von Plagiatsvorwürfen und manipulierten Daten heimgesucht wird.) Es gibt wahrscheinlichere Erklärungen für die Levitation, erklärt Richard Greene, ein Physiker für kondensierte Materie an der University of Maryland, einschließlich magnetischer Eigenschaften der Verbindung in ihrem normalen, nicht supraleitenden Zustand. Die Wettmärkte hatten wahrscheinlich Recht: Die Chancen stehen gut, dass die neue Ära noch nicht vor uns liegt.

Aber die Behauptung sei dennoch eine Prüfung wert, fügt Greene hinzu. Im Laufe seiner langen Karriere als Erforscher supraleitender Materialien hat er gesehen, wie Fortschritte von Außenstehenden mit rätselhaften Arbeiten erzielt wurden, die unbekannte Arten von Verbindungen erforschten. Dazu gehörte in den 1980er Jahren eine Klasse von Materialien, die oberhalb des Siedepunkts von flüssigem Stickstoff (–196 °C) Supraleitung zeigten und so den Weg für alle möglichen Anwendungen frei machten, von Magnetresonanztomographien bis hin zu Tokamaks für die Kernfusion. Da Physiker außerdem die Mechanik nur bestimmter Formen der Supraleitung verstehen, kann ein scheinbar seltsames oder inkonsistentes Ergebnis nicht sofort ausgeschlossen werden. Vielleicht ist es einfach etwas, was noch niemand zuvor gesehen hat.

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Greene war auf einem Physik-Retreat in Aspen, Colorado, als die Nachricht von LK-99 bekannt wurde und die Menge der Theoretiker dort aktiv wurde. „Jeder geht skeptisch, aber interessiert darauf ein“, sagt Cyrus Dreyer, ein Mitteilnehmer, der Computergestützte Materialphysik an der Stony Brook University in New York studiert. Er verbringt seine Woche in den Bergen und versucht, die elektronische Struktur des vorgeschlagenen Materials zu berechnen – etwas, das seinen Kollegen helfen könnte zu verstehen, ob es mit bestehenden Theorien der Supraleitung übereinstimmt. Das vielleicht Faszinierendste sei, fügt er hinzu, dass LK-99 relativ einfach herzustellen sei. Er und Greene schätzen, dass Dutzende Teams daran arbeiten.

Dazu gehören auch Laien mit Zugang zur richtigen Ausrüstung – wie McCalip, der sich am Tag nach der Lektüre des LK-99-Vorabdrucks dazu entschloss, es auszuprobieren. Warum? „Weil es der heilige Gral ist“, erklärt er. „Das ist es, woraus Träume gemacht sind.“

Während die professionellen Physiker privat daran arbeiteten, das Experiment zu reproduzieren, beschloss McCalip, dass er und seine Kollegen ihre Arbeit in der Öffentlichkeit durchführen würden. Er erklärte seine Absicht zu X: „Meissner-Effekt oder Pleite.“ Das Ziel: ein Video der Levitation. Er hoffte, zu den Ersten zu gehören, die Beweise für die Supraleitung bei Raumtemperatur sehen würden – und alle seine Anhänger würden es zusammen mit ihm sehen. „Es fühlte sich an, als würde uns das ganze Internet anfeuern“, sagt er.

Der Druck für sein DIY-Team stieg, als er einen Twitch-Livestream einrichtete und innerhalb weniger Minuten feststellte, dass er unter den Top 10 war und 16.000 Zuschauer zuschalteten, als sie ihren Ofen aufbauten. „Es gab diesen Moment der Panik“, sagt er. Er dachte an die wenig bekannten südkoreanischen Wissenschaftler, die eine außergewöhnliche Behauptung aufgestellt hatten, die nun die ganze Welt auf die Probe stellte. „Ich kann mir nicht vorstellen, wie es ist, in ihrer Lage zu stecken“, fügt er hinzu. Wenn sein Plan nicht aufging, konnte er zumindest behaupten, dass es den Freunden und dem Spaß auf dem Weg diente.

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Die Herstellung von LK-99 ist keine reine Garagenwissenschaft, aber eine relativ einfache Alchemie. Das Labor von Varda Space Industries in El Segundo, Kalifornien, dem Satelliten-Startup, bei dem McCalip Ingenieur ist, verfügt zufällig über die entsprechenden Öfen, Vakuumsysteme und Klimakammern. McCalip benötigte lediglich vier Zutaten: roten Phosphor und Kupfer zur Synthese von Kupferphosphid sowie Bleisulfat und Bleioxid zur Herstellung eines Minerals namens Lanarkit. Diese beiden Materialien würden dann pulverisiert, gemischt, mit Hitze bestrahlt und abgekühlt, wodurch etwas entsteht, das einer anderen bekannten Verbindung – Bleiapatit – ähnelt, in der jedoch einige Bleiatome durch Kupfer ersetzt wurden.

Er sicherte sich das Kupferphosphid von einem örtlichen Labor, verzichtete auf den Bedarf an rohem rotem Phosphor und das Spiel konnte beginnen. (Ein polnischer Lieferant, den er kontaktiert hatte, meldete sich ebenfalls, und die Lieferung soll bald eintreffen; McCalip sagt, er habe sie aus dem Verkehr gezogen, bevor der Hype das weltweite Angebot vernichtete.) Die ersten Schritte bestanden darin, abzuwarten. Vierundzwanzig Stunden für den Lanarkit, der sich noch im Ofen bei 725 Grad Celsius befand, als McCalip und ich sprachen. Das externe Labor würde ein paar Tage brauchen, um ihm das Kupferphosphid zu besorgen. Die Varda-Ingenieure verrichteten tagsüber ihre normale Arbeit an der weltraumgestützten Fertigung und checkten hauptsächlich nachts ein. Unterdessen wirkten die Livestream-Zuschauer ein wenig gelangweilt und überschwemmten die Kommentare mit nationalistischer Politik und Theorien über das zwischenmenschliche Drama zwischen den LK-99-Autoren.

McCalip bekam zwischen seinen beiden Jobs nicht viel Schlaf, aber er war zuversichtlich, dass sie den Stoff herstellen könnten – oder zumindest eine Annäherung daran. Die Autoren des LK-99-Papiers hatten es ihnen nicht leicht gemacht, ihrem Rezept zu folgen, und wichtige Anweisungen für Dinge wie die Prüfung der Reinheit der Vorläufer und die Einstellung der Abkühlraten der Öfen ausgelassen. McCalip hatte eine Patentanmeldung gefunden, die einige weitere Details lieferte, aber er hatte immer noch eine lange Liste mit Fragen, die er den südkoreanischen Forschern gerne vorlegen würde. Er bat über Twitter und Vardas Investoren um Hinweise. (Die beiden leitenden Forscher Kim und Kwon reagierten ebenfalls nicht auf die Interviewanfrage von WIRED.)

Diese Details sind entscheidend, denn was auch immer in LK-99 vor sich geht, es wird wahrscheinlich durch eine ganz bestimmte Anordnung der Atome verursacht. Die Forscher stellten die Theorie auf, dass Supraleitung das Ergebnis des Ersatzes bestimmter Bleiatome durch Kupfer ist, was das Kristallgitter schrumpft und eine innere Spannung verursacht. Auf hoher Ebene „ist das sicherlich eine plausible Sache“, sagt Greene. Bei einem Großteil der jüngsten Arbeiten auf diesem Gebiet wurde extrem hoher Druck auf Substanzen ausgeübt, die Wasserstoffatome enthalten – basierend auf der Theorie, dass in eine feste Form komprimierter reiner Wasserstoff selbst ein Supraleiter wäre. Solche extremen Drücke sind für die meisten Anwendungen unpraktisch, daher sind Forscher an Möglichkeiten interessiert, den Effekt mit Innendruck zu simulieren, der von Kräften im Kristall selbst herrührt. Es sei eine interessante Strategie, sagt er – obwohl natürlich überhaupt nicht klar ist, ob das hier der Fall ist.

Joseph Winters

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Adrienne So

Julian Chokkattu

Während die Zutaten noch am Kochen waren, erlebte McCalip am Wochenende eine „emotionale Achterbahnfahrt“, wie er mir erzählte. Viele seiner Anhänger feuerten ihn immer noch an, und er hatte großartige Fanpost erhalten („Blue Meth“-Kandis von der Frau, die die Requisiten für „Breaking Bad“ lieferte), aber die Skepsis der Physiker begann, die Aufregung im Internet zu trüben. Auf Eine Diskussion im Reddit-Forum r/singularity brachte es auf den Punkt: Warum wurde LK-99 in r/science und r/engineering kaum erwähnt? Denn LK-99 ist ein Hype, keine Wissenschaft.

Dann kam ein Bericht: Ein angesehenes Labor in Indien sagte, es habe LK-99 hergestellt. Supraleitung? Nein. Weitere Ergebnisse kamen hinzu. Es schien, als würde jeder etwas anderes messen, vielleicht weil jeder etwas anderes herstellte. Als nächstes schien ein Vorabdruck des Physikers Sinéad Griffin vom Lawrence Berkeley National Lab eine theoretische Erklärung für das zu bieten, was die südkoreanischen Wissenschaftler gesehen haben könnten. Darauf folgte die Warnung von Computerphysikern wie Dreyer aus Stony Brook, dass es sich in der einen oder anderen Richtung nicht wirklich um einen Beweis handele. Die Wettmärkte schwankten und boomten.

McCalip zog es vor, nicht weiter zu verweilen und sich stattdessen auf das zu konzentrieren, was er sich vorgenommen hatte: das Ding zu machen. Sie stellten weitere Chargen Lanarkit her und das Kupferphosphid traf bald ein. Er hoffte, den Meissner-Effekt bis Ende der Woche in seinem Labor ausprobieren zu können, und zwar mit einem riesigen Neodym-Magneten, den sein Kollege zufällig in seiner Garage hatte. Anschließend brachten sie die Probe für ausführlichere Tests in ein Materialwissenschaftslabor an der University of Southern California. Supraleiter oder nicht, LK-99 sei immer noch eine seltsame und interessante Substanz, dachte er. Er hatte Zweifel. „Ich glaube nicht, dass die Steine ​​schwimmen werden“, sagte mir McCalip. Aber er wusste, dass sein Experiment nicht das Ende des Weges sein würde. Das war die Natur der Wissenschaft. Es würden noch viele weitere Replikationen auf ihn folgen.