El superconductor LK-99 sería un gran salto adelante para la computación y nuestra comprensión de la ciencia de materiales

La mayoría de los avances tecnológicos son modestos por naturaleza, construyéndose lentamente sobre generaciones anteriores.  Sin embargo, de vez en cuando, hay un descubrimiento en la ciencia de materiales que no representa un paso, sino un salto adelante.  Si un equipo de científicos en Corea está en lo correcto con sus hallazgos recientes sobre superconductores, podría haber proporcionado al mundo uno de esos avances.

Hasta el momento, el equipo de científicos afirma haber descubierto un superconductor fabricado sin materiales exóticos y que es estable y funcional tanto en,

• presión ambiente
• temperatura ambiente

Este superconductor, que es una estructura de apatita de plomo modificada, se está denominando actualmente ‘LK-99’.  En su artículo, el equipo afirma,

“Por primera vez en el mundo, informamos del éxito en la síntesis de un superconductor a temperatura ambiente y presión ambiente mediante un enfoque químico para resolver el problema de temperatura y presión. Hemos nombrado al primer superconductor a temperatura ambiente y presión ambiente LK-99.”

A continuación, echamos un vistazo breve a qué es un superconductor y qué implica su futuro.

¿Qué son los superconductores?

Antes de analizar por qué los superconductores son tan buscados, primero debemos entender qué son realmente. En ese sentido, los superconductores son materiales que pueden conducir electricidad o transportar electrones de un átomo a otro sin resistencia.  Esto significa que la corriente eléctrica puede fluir a través del material sin ninguna pérdida de energía.  Al ofrecer la capacidad de transferir electricidad sin pérdidas, los superconductores permiten sistemas energéticos extremadamente eficientes.

Curiosamente, la superconductividad es un fenómeno mecánico cuántico que típicamente ocurre en materiales selectos y solo dentro de un rango estrecho de parámetros.  Más comúnmente, a temperaturas extremadamente bajas que se acercan al cero absoluto (-273,15 grados Celsius o -459,67 grados Fahrenheit).

Cabe destacar que las propiedades únicas de los superconductores no se limitan solo a la transferencia eficiente de energía.  También incluyen campos magnéticos intensos, lo que los hace invaluables para aplicaciones como máquinas de resonancia magnética (MRI) en hospitales y trenes de levitación magnética (maglev).

El canal de YouTube, Techquickie, explica bien esto en un episodio anterior de ‘Fast as Possible’.

Actualmente, existen dos tipos de superconductores ampliamente aceptados. Estos incluyen,

1. Superconductores de tipo I: Estos materiales presentan superconductividad a temperaturas muy bajas y bajo campos magnéticos bajos.  Son típicamente metales puros como aluminio, mercurio y plomo.
2. Superconductores de tipo II: Estos suelen ser compuestos metálicos o aleaciones que presentan superconductividad a temperaturas relativamente más altas y bajo campos magnéticos intensos.  Ejemplos incluyen niobio-estaño (Nb3Sn) y óxido de cobre-itrio-berilio (YBCO).

Importante, las temperaturas son relativas.  Es decir, aunque los superconductores de tipo II se conocen como variantes de alta temperatura, esto es en comparación con los de tipo I.  El hecho es que aún requieren temperaturas demasiado bajas para ser prácticas en aplicaciones cotidianas.

¿Por qué se busca tanto un superconductor a temperatura ambiente y presión ambiente?

El descubrimiento de un superconductor a temperatura ambiente y presión ambiente tendría profundas implicaciones para la tecnología y la ciencia en general. A continuación, algunas aplicaciones e impactos potenciales.

1. Transmisión de energía: Los superconductores pueden transportar corriente eléctrica sin ninguna pérdida debida a la resistencia.  Esto haría que la transmisión de energía sea extremadamente eficiente, potencialmente revolucionando nuestra red eléctrica y reduciendo el desperdicio de energía.
2. Trenes de levitación magnética (Maglev): Con superconductores a temperatura ambiente, la construcción y operación de trenes maglev sería mucho más práctica y rentable.  Estos trenes podrían viajar a velocidades muy altas con un consumo de energía mínimo.
3. Tecnología médica: Se podrían desarrollar máquinas de resonancia magnética (MRI) de alta calidad y mayor eficiencia, así como otros dispositivos de imagen médica, ya que dependen de imanes superconductores.
4. Computación cuántica: Los superconductores ya son clave para ciertos tipos de computadoras cuánticas (como las construidas por IBM y Google), pero actualmente deben enfriarse a temperaturas extremadamente bajas.  Los superconductores a temperatura ambiente harían que las computadoras cuánticas sean más prácticas, potencialmente acelerando el desarrollo de esta poderosa nueva tecnología.
5. Almacenamiento de energía: Los superconductores pueden usarse para crear sistemas de almacenamiento de energía de alta capacidad y eficiencia, conocidos como sistemas de almacenamiento de energía magnética superconductora (SMES).  Estos podrían desempeñar un papel vital en un futuro de energía renovable.
6. Investigación científica: Muchos instrumentos y experimentos científicos (por ejemplo, los de física de partículas) podrían volverse más eficientes y fáciles de operar con superconductores a temperatura ambiente.

En esencia, cualquier máquina, dispositivo o proceso que dependa de la electricidad o se vea obstaculizado por la fricción se beneficiaría enormemente tanto en funcionalidad como en eficiencia.

El descubrimiento de un superconductor a temperatura ambiente y presión ambiente no es una ciencia ‘llamativa’ por ningún medio.  Sin embargo, esto no disminuye la importancia de tal descubrimiento y obliga a reflexionar sobre cómo podría cambiar potencialmente nuestro mundo.

Campos que serán revolucionados por LK-99

Como se mencionó anteriormente, hay numerosos campos que se beneficiarían de un superconductor así. El equipo detrás de LK-99 subraya esto, afirmando,

“El LK-99 es un material muy útil para el estudio de los enigmas de la superconductividad a temperatura ambiente. Todas las evidencias y explicaciones indican que el LK-99 es el primer superconductor a temperatura ambiente y presión ambiente. El LK-99 tiene muchas posibilidades para diversas aplicaciones como imanes, motores, cables, trenes de levitación, cables de energía, qubits para una computadora cuántica, antenas THz, etc. Creemos que nuestro nuevo desarrollo será un evento histórico completamente nuevo que abrirá una nueva era para la humanidad”

Aunque hay una gran cantidad de campos científicos e industrias que se verían revolucionados con el acceso a un superconductor a temperatura ambiente y presión ambiente, potencialmente hay uno que se beneficiaría más que cualquier otro: la computación.

La computación — ya sea minería de Bitcoin, smartphones, servidores de datos, etc. — se beneficiará enormemente de una mayor miniaturización, eficiencia energética y velocidades de procesamiento.  Ya sea mediante la reducción de la generación de calor, la disminución de la latencia o cualquier otro factor, los superconductores tienen el potencial de inaugurar la verdadera próxima generación de computadoras.

El escepticismo abundante con LK-99

SI el equipo de científicos detrás del artículo mencionado arriba tiene razón en sus hallazgos sobre LK-99, los beneficios resultantes para la humanidad serán asombrosos.  Sin embargo, hay un asterisco significativo que persiste sobre sus hallazgos — una falta de revisión por pares.

Dado que científicos de todo el mundo han buscado durante décadas un superconductor a presión ambiente y temperatura ambiente, es natural que exista una cantidad saludable de escepticismo en torno a las afirmaciones realizadas.  Para que este escepticismo disminuya, los hallazgos del equipo deben recrearse de manera controlada y reproducible.  La importancia del proceso de revisión por pares es múltiple, incluyendo,

1. Control de calidad: La función más inmediata de la revisión por pares es garantizar la calidad de los artículos publicados en revistas científicas.  Los revisores evalúan críticamente la metodología del estudio, las estadísticas y la presentación de resultados para asegurar que las conclusiones estén respaldadas por los datos.
2. Validación de la investigación: Los revisores por pares validan la metodología de investigación y los hallazgos.  Determinan si los métodos de investigación son apropiados y se han aplicado correctamente.  También verifican que los hallazgos se deriven de los datos y que los datos se interpreten correctamente.
3. Prácticas poco éticas: La revisión por pares ayuda a prevenir el plagio, la falsificación de datos y otras prácticas poco éticas en la investigación científica.  Los revisores tienen la tarea de detectar cualquier patrón sospechoso o inconsistencias que puedan indicar tales malas prácticas.
4. Estandarización: Al imponer convenciones y expectativas científicas estándar, la revisión por pares promueve la consistencia y cohesión dentro de un campo científico.
5. Credibilidad: La revisión por pares añade credibilidad a un artículo de investigación.  Otros investigadores, así como el público en general, suelen considerar el trabajo revisado por pares como más confiable porque ha pasado por este nivel de escrutinio.

Cada uno de estos puntos es importante porque, en conjunto, facilitan el avance verificable de la ciencia.  Los trabajos revisados por pares proporcionan a los científicos de todo el mundo una base sobre la cual pueden basar su próximo experimento o invención.

Sin embargo, también es importante señalar que el proceso de revisión por pares no es perfecto y tiene sus limitaciones.  A veces puede pasar por alto errores graves o fraudes, y puede haber sesgos en el proceso.  A pesar de sus posibles deficiencias, la revisión por pares es actualmente la mejor herramienta que tenemos para mantener la calidad e integridad de la literatura científica.

Si se demuestra verdadero

La idea del LK-99 es fascinante y necesita ser demostrada como verdadera.  Afortunadamente, no debería pasar mucho tiempo antes de que eso ocurra, y debido a las posibles aplicaciones de dicho material, ya hay científicos de todo el mundo trabajando en ello.  Si todo se confirma, sin duda habrá un enorme interés en aprovechar el LK-99 para aplicaciones del mundo real y mejorar lo que puede ofrecer.