Le supraconducteur LK-99 représenterait un bond en avant pour l’informatique et notre compréhension de la science des matériaux

La plupart des avancées technologiques sont modestes par nature, se construisant lentement sur les générations précédentes.  Cependant, de temps en temps, il y a une percée en science des matériaux qui représente non pas un pas, mais un bond en avant.  Si une équipe de scientifiques en Corée a raison dans ses récents résultats concernant les supraconducteurs, elle pourrait avoir offert au monde l’une de ces percées.

As it stands, the team of scientists claims to have discovered a superconductor made without exotic materials and is stable and functional at both,

• pression ambiante
• température ambiante

This superconductor, which is a modified lead-apatite structure, is currently being referred to as ‘LK-99’.  In its paper, the team states,

“Pour la première fois dans le monde, nous annonçons le succès de la synthèse d’un supraconducteur à température ambiante et pression ambiante grâce à une approche chimique pour résoudre le problème de température et de pression. Nous avons nommé le premier supraconducteur à température ambiante et pression ambiante LK-99.”

Below, we take a brief look at what a superconductor is, and what it means moving forward.

Qu’est-ce que les supraconducteurs ?

Avant d’examiner pourquoi les supraconducteurs sont si recherchés, nous devons d’abord comprendre ce qu’ils sont réellement.  À cette fin, les supraconducteurs sont des matériaux capables de conduire l’électricité ou de transporter des électrons d’un atome à un autre sans résistance.  Cela signifie que le courant électrique peut traverser le matériau sans aucune perte d’énergie. En affichant la capacité de permettre des transferts d’électricité sans perte, les supraconducteurs permettent des systèmes énergétiques extrêmement efficaces.

Il est intéressant de noter que la supraconductivité est un phénomène quantique qui se produit généralement dans certains matériaux et uniquement dans une plage étroite de paramètres.  Le plus souvent, à des températures extrêmement basses proches du zéro absolu (-273,15 degrés Celsius ou -459,67 degrés Fahrenheit).

Il convient de souligner que les propriétés uniques des supraconducteurs ne se limitent pas à un transfert d’énergie efficace.  Elles s’étendent également aux champs magnétiques intenses, ce qui les rend inestimables pour des applications telles que les appareils d’imagerie par résonance magnétique (IRM) dans les hôpitaux et les trains à lévitation magnétique (maglev).

La chaîne YouTube Techquickie explique bien cela dans un épisode passé de « Fast as Possible ».

Actuellement, il existe deux types de supraconducteurs largement acceptés.  Ceux-ci comprennent,

1. Supraconducteurs de type I : Ces matériaux présentent la supraconductivité à des températures très basses et sous de faibles champs magnétiques.  Il s’agit généralement de métaux purs tels que l’aluminium, le mercure et le plomb.
2. Supraconducteurs de type II : Il s’agit généralement de composés métalliques ou d’alliages qui présentent la supraconductivité à des températures relativement plus élevées et sous de forts champs magnétiques.  Des exemples incluent le niobium-étain (Nb3Sn) et l’oxyde de cuivre yttrium-baryum (YBCO).

Il est important de noter que les températures sont relatives.  Cela signifie que, bien que les supraconducteurs de type II soient connus comme des variantes à haute température, cela reste en comparaison avec le type I.  Le fait demeure qu’ils nécessitent encore des températures bien trop basses pour être pratiques dans les applications quotidiennes.

Pourquoi un supraconducteur à température ambiante et pression ambiante est-il si recherché ?

La découverte d’un supraconducteur à température ambiante et pression ambiante aurait des implications profondes pour la technologie et la science dans son ensemble.  Voici quelques applications et impacts potentiels.

1. Transmission d’énergie : Les supraconducteurs peuvent transporter le courant électrique sans aucune perte due à la résistance.  Cela rendrait la transmission d’énergie extrêmement efficace, pouvant révolutionner notre réseau électrique et réduire le gaspillage d’énergie.
2. Trains à lévitation magnétique (Maglev) : Avec des supraconducteurs à température ambiante, la construction et l’exploitation des trains maglev deviendraient beaucoup plus pratiques et rentables.  Ces trains pourraient circuler à très grande vitesse avec une consommation d’énergie minimale.
3. Technologie médicale : Des appareils IRM de haute qualité et plus efficaces ainsi que d’autres dispositifs d’imagerie médicale pourraient être développés, car ils reposent sur des aimants supraconducteurs.
4. Calcul quantique : Les supraconducteurs sont déjà essentiels à certains types d’ordinateurs quantiques (comme ceux construits par IBM et Google), mais ceux-ci doivent actuellement être refroidis à des températures extrêmement basses.  Des supraconducteurs à température ambiante rendraient les ordinateurs quantiques plus pratiques, pouvant accélérer le développement de cette puissante nouvelle technologie.
5. Stockage d’énergie : Les supraconducteurs peuvent être utilisés pour créer des systèmes de stockage d’énergie à haute capacité et efficaces, appelés systèmes de stockage d’énergie magnétique supraconducteur (SMES).  Ceux-ci pourraient jouer un rôle essentiel dans un avenir énergétique renouvelable.
6. Recherche scientifique : De nombreux instruments et expériences scientifiques (par exemple, ceux en physique des particules) pourraient être rendus plus efficaces et plus faciles à exploiter avec des supraconducteurs à température ambiante.

Essentiellement, toute machine, dispositif ou processus dépendant de l’électricité ou limité par la friction pourrait bénéficier énormément tant du point de vue fonctionnel que de l’efficacité.
La découverte d’un supraconducteur à température ambiante et pression ambiante n’est pas une découverte « spectaculaire » en soi.  Cela dit, cela ne diminue pas l’importance d’une telle découverte et oblige à réfléchir à la façon dont elle pourrait potentiellement changer notre monde.

Domaines qui seront bouleversés par le LK-99

Comme mentionné ci-dessus, de nombreux domaines pourraient bénéficier d’un tel supraconducteur.  L’équipe derrière le LK-99 souligne cela en déclarant,

“Le LK-99 est un matériau très utile pour l’étude des énigmes de la supraconductivité à température ambiante. Toutes les preuves et explications indiquent que le LK-99 est le premier supraconducteur à température ambiante et pression ambiante. Le LK-99 offre de nombreuses possibilités pour diverses applications telles que aimant, moteur, câble, train à lévitation, câble d’alimentation, qubit pour un ordinateur quantique, antennes THz, etc. Nous croyons que notre nouvelle découverte sera un événement historique totalement inédit qui ouvrira une nouvelle ère pour l’humanité.”

Bien qu’une multitude de domaines scientifiques et d’industries seraient bouleversés par l’accès à un supraconducteur à température ambiante et pression ambiante, il y en a un qui bénéficierait le plus de tous : l’informatique.
L’informatique – qu’il s’agisse du minage de Bitcoin, des smartphones, des serveurs de données, etc. – bénéficiera grandement d’une miniaturisation accrue, d’une efficacité énergétique et de vitesses de traitement supérieures.  Que ce soit grâce à une réduction de la génération de chaleur, à une latence moindre ou à tout autre facteur, les supraconducteurs ont le potentiel d’introduire la véritable prochaine génération d’ordinateurs.

Le scepticisme abondant autour du LK-99

SI l’équipe de scientifiques derrière l’article mentionné ci-dessus a raison dans ses conclusions concernant le LK-99, les bénéfices qui en découleront pour l’humanité seront stupéfiants.  Il existe toutefois un astérisque important planant au-dessus de leurs résultats — un manque d’évaluation par les pairs.
Étant donné que des scientifiques du monde entier recherchent depuis des décennies un supraconducteur à pression ambiante et température ambiante, il est naturellement normal qu’un certain scepticisme entoure les affirmations avancées.  Pour que ce scepticisme diminue, les résultats de l’équipe doivent être reproduits de manière contrôlée et répétable.  L’importance du processus d’évaluation par les pairs est multiple, notamment,

1. Contrôle de qualité : La fonction la plus immédiate de l’évaluation par les pairs est d’assurer la qualité des articles publiés dans les revues scientifiques.  Les évaluateurs examinent de façon critique la méthodologie d’une étude, les statistiques et la présentation des résultats afin de garantir que les conclusions sont étayées par les données.
2. Validation de la recherche : Les évaluateurs valident la méthodologie de recherche et les résultats.  Ils déterminent si les méthodes de recherche sont appropriées et ont été appliquées correctement.  Ils vérifient également que les conclusions proviennent des données et que celles‑ci sont interprétées correctement.
3. Pratiques non éthiques : L’évaluation par les pairs aide à prévenir le plagiat, la falsification de données et d’autres pratiques non éthiques dans la recherche scientifique.  Les évaluateurs sont chargés de repérer tout schéma suspect ou incohérence pouvant suggérer de telles pratiques.
4. Normalisation : En imposant des conventions et attentes scientifiques standard, l’évaluation par les pairs favorise la cohérence et l’unité au sein d’un domaine scientifique.
5. Crédibilité : L’évaluation par les pairs ajoute de la crédibilité à un article de recherche.  D’autres chercheurs, ainsi que le grand public, considèrent souvent les travaux évalués par les pairs comme plus fiables parce qu’ils ont subi ce niveau d’examen.

Chacun de ces points est important car, dans leur ensemble, ils facilitent l’avancement vérifiable de la science.  Les travaux évalués par les pairs offrent aux scientifiques du monde entier une base sur laquelle leurs prochaines expériences ou inventions peuvent s’appuyer.
Cependant, il est également important de noter que le processus d’évaluation par les pairs n’est pas parfait et possède ses limites.  Il peut parfois manquer des erreurs majeures ou des fraudes, et il peut y avoir des biais dans le processus.  Malgré ses éventuelles lacunes, l’évaluation par les pairs reste actuellement le meilleur outil dont nous disposons pour maintenir la qualité et l’intégrité de la littérature scientifique.

Si cela s’avère vrai

L’idée du LK-99 est séduisante mais doit être confirmée.  Heureusement, il ne devrait pas falloir longtemps avant que cela ne soit le cas, et en raison des applications potentielles d’un tel matériau, des scientifiques du monde entier s’efforcent déjà de le faire.  Si tout se confirme, il y aura sans aucun doute un intérêt massif pour exploiter le LK-99 dans des applications réelles et améliorer ce qu’il peut offrir.