Una investigación ha descubierto que el físico que afirmó haber desarrollado uno de los primeros superconductores a temperatura ambiente incurrió en una «mala conducta en la investigación», como informó por primera vez El periodico de Wall Street. Ranga Dias, investigadora y profesora asistente de la Universidad de Rochester, ha sido investigada por un comité de expertos externos. desde agosto pasado por preocupaciones sobre la exactitud de sus hallazgos.

«La Universidad ha completado una investigación exhaustiva realizada por un panel de científicos externos a la Universidad que tienen experiencia en el campo», dice la portavoz de la Universidad de Rochester, Sara Miller, en un comunicado a El borde. «El comité concluyó, de acuerdo con la política de la Universidad y las regulaciones federales, que Dias incurrió en mala conducta en la investigación».

El año pasado, Dias fue coautor un trabajo de investigación en Naturaleza destacando un hidruro de lutecio dopado con nitrógeno. El documento afirmaba que el material podía conducir electricidad a temperatura ambiente sin resistencia. (Si eso te suena familiar es porque estás pensando en el supuesto superconductor LK-99 que se volvió viral en las redes sociales el año pasado.) Los científicos Más tarde encontrado inconsistencias en la investigación de Dias.

Este documento, junto Con algo del otro trabajo de Dias, ha sido retractado. El comité «identificó problemas de confiabilidad de los datos en esos artículos», dice Miller. «La Universidad de Rochester está comprometida con la integridad académica».

Antes de esta reciente investigación, la universidad abrió dos investigaciones sobre la investigación de Dias, pero decidió no abrir una investigación completa. Como lo señaló el Diariola universidad también podría decidir tomar acciones personales contra Dias como siguiente paso, lo cual está a cargo del rector de la institución.

Actualización 20 de marzo a las 5:56 p.m. ET: Se añadió una declaración de un portavoz de la Universidad de Rochester.

Corrección 20 de marzo a las 5:35 p.m. ET: Una versión anterior del artículo afirmaba incorrectamente que la investigación de Dias se refería al LK-99 cuando era un hidruro de lutecio dopado con nitrógeno. Lamentamos el error.

si eres alguien A quien le encanta el ciclo publicitario de Internet, buenas noticias: hay un nuevo grupo de científicos que afirman haber descubierto un superconductor de temperatura cercana a la ambiente.

Si de nuevo.

La gente en X (anteriormente Twitter), Hacker News y todos los demás lugares donde publican entusiastas de la ciencia se están entusiasmando con un nuevo material descrito en un artículo que se publicó el martes en arXiv, el servidor de preimpresión. (Cabe señalar que la mayoría de estas personas no parecen ser científicos y mucho menos físicos de materia condensada). En el artículo, el equipo chino dice que el material exhibe una de las propiedades de los superconductores a temperaturas de hasta –23°C. (–9,4 °F). No es temperatura ambiente, pero es mucho más fácil de mantener que los superconductores de alta temperatura existentes, que deben estar a alrededor de –170°C (–274°F).

Si los resultados del artículo son lo que dicen, claro está.

No sería la primera vez que las esperanzas de la gente se ven frustradas. El año pasado fue un año excepcional para los superconductores a temperatura ambiente que no lo eran. El que acaparó la mayor cantidad de titulares, el LK-99, dominó Internet durante algunas semanas durante el verano antes de sucumbir al método científico. Resulta que era poco más que un imán de nevera con plomo. Otro, detallado en un artículo del que son coautores Ranga Dias y otros, causó sensación en marzo, pero fue objeto de una retractación en septiembre.

Este nuevo material continúa donde lo dejó LK-99, lo que no es realmente un punto de partida auspicioso.

Hace unos años, los investigadores decidieron poner en su punto de mira un metal superconductor llamado rutenato de estroncio. Su estructura es similar a la de una misteriosa clase de superconductores de “cuprato” a base de cobre, pero se puede fabricar de una manera más prístina. Si bien el equipo no aprendió los secretos de los cupratos, el material respondió de una manera que Ali Husain, quien había perfeccionado la técnica como parte de su doctorado, no entendió.

Husain descubrió que los electrones que rebotaban perdían su energía y su impulso, lo que indicaba que estaban provocando ondas que drenaban energía en el rutenato de estroncio. Pero las ondas desafiaron sus expectativas: se movían 100 veces más rápido para ser ondas sonoras (que se propagan a través de los núcleos atómicos) y 1.000 veces más lento para ser ondas de carga que se extendían por la superficie plana del metal. También tenían muy poca energía.

«Pensé que debía ser un artefacto», dijo Husain. Entonces puso otras muestras, probó otros voltajes e incluso hizo que diferentes personas tomaran las medidas.

Las vibraciones no identificadas permanecieron. Después de hacer los cálculos, el grupo se dio cuenta de que las energías y los impulsos de las ondas encajaban estrechamente con la teoría de Pines. El grupo sabía que en el rutenato de estroncio, los electrones viajan de un átomo a otro utilizando uno de tres canales distintos. El equipo concluyó que en dos de estos canales, los electrones se sincronizaban para neutralizar el movimiento de cada uno, desempeñando el papel de los electrones «pesados» y «ligeros» en el análisis original de Pines. Habían encontrado un metal con la capacidad de albergar al demonio de Pines.

«Es estable en rutenato de estroncio», dijo Abbamonte. «Siempre está ahí».

Las ondas no coinciden perfectamente con los cálculos de Pines. Y Abbamonte y sus colegas no pueden garantizar que no estén viendo una vibración diferente y más complicada. Pero en general, dicen otros investigadores, el grupo presenta argumentos sólidos de que el demonio de Pines ha sido atrapado.

«Han hecho todas las comprobaciones de buena fe que pudieron», dijo Sankar Das Sarma, un teórico de la materia condensada de la Universidad de Maryland que ha realizado un trabajo pionero sobre las vibraciones demoníacas.

Demonios desatados

Ahora que los investigadores sospechan que el demonio existe en metales reales, algunos no pueden evitar preguntarse si los movimientos inmóviles tienen algún efecto en el mundo real. «No deberían ser raros y podrían hacer cosas», dijo Abbamonte.

Por ejemplo, las ondas sonoras que se propagan a través de redes metálicas vinculan los electrones de una manera que conduce a la superconductividad, y en 1981, un grupo de físicos sugirió que las vibraciones demoníacas podrían conjurar la superconductividad de una manera similar. El grupo de Abbamonte eligió originalmente el rutenato de estroncio por su superconductividad poco ortodoxa. Quizás el demonio podría estar involucrado.

«En este momento se desconoce si el demonio juega un papel o no», dijo Kogar, «pero es otra partícula en el juego». (Los físicos suelen considerar las ondas con determinadas propiedades como partículas).

Pero la principal novedad de la investigación reside en detectar el tan esperado efecto metálico. Para los teóricos de la materia condensada, el hallazgo es una coda satisfactoria para una historia de hace 70 años.

«Es una posdata interesante de la historia temprana del gas de electrones», dijo Coleman.

Y para Husain, que terminó su carrera en 2020 y ahora trabaja en la empresa Quantinuum, la investigación sugiere que los metales y otros materiales están llenos de vibraciones extrañas que los físicos carecen de instrumentación para comprender.

«Simplemente están ahí sentados», dijo, «esperando ser descubiertos».

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historia original reimpreso con permiso de Revista Quanta, una publicación editorialmente independiente del Fundación Simons cuya misión es mejorar la comprensión pública de la ciencia cubriendo los desarrollos y tendencias de la investigación en matemáticas y ciencias físicas y biológicas.

Después de un estridente Año de supuestos avances en la física superconductora, parece que 2023 va a terminar con un gemido.

Este verano, LK-99 fue el superconductor a temperatura ambiente del día. Su caída fue tan rápida como su ascenso; Innumerables experimentos revelaron que era poco más que un imán de refrigerador común y corriente.

Se podría decir que otro descubrimiento preparó a la gente para LK-99 a principios de este año. A diferencia de LK-99, este material fue acompañado por un artículo de revista revisado por pares en Nature. Eso no es una garantía de veracidad, pero para muchas personas está bastante cerca.

El nuevo material parecía conducir electricidad sin resistencia a una temperatura muy cómoda de 69,8°F. El problema era que había que apretarlo entre dos diamantes que ejercían una presión de 145.000 psi. Aunque parezca mucho, era 100 veces menos que otros superconductores a temperatura ambiente.

De repente, el problema parecía mucho más manejable. Quizás este material no estaba del todo listo para la comercialización, pero quizás futuros refinamientos podrían reducir el requisito de presión a niveles más manejables. La flecha del progreso apuntaba en la dirección correcta.

Sin embargo, poco después de la publicación del artículo en marzo, las dudas comenzaron a acumularse.

Al autor principal del artículo, Ranga Dias, ya se le había retirado un artículo en ese momento. Una investigación de TechCrunch+ a finales de ese mes reveló que Dias había afirmado falsamente que la empresa que fundó estaba respaldada por inversores de renombre, incluidos Sam Altman, Daniel Ek y Breakthrough Energy Ventures de Bill Gates.

Luego, en agosto, otro de los artículos de Dias fue retractado, y en septiembre, ocho de los 11 autores del artículo de marzo pidieron a Nature que se retractara del más reciente.

Ahora ese artículo también ha sido retirado por preocupaciones “con respecto a la confiabilidad” de los datos que contiene. «Una investigación realizada por la revista y una revisión posterior a la publicación han concluido que estas preocupaciones son creíbles, sustanciales y siguen sin resolver», se lee en el aviso de retractación.

Al principio, el material descrito en el artículo de Nature publicado en marzo fue anunciado cautelosamente como un gran avance. Los científicos se mostraron esperanzados, pero también prudentes. El nombre de Dias ya estaba envuelto en controversia. Una vez que los expertos comenzaron a profundizar en los detalles, encontraron gráficos y cuadros que no concordaban con los datos o los métodos enumerados en el artículo.

Las retractaciones son parte integrante del proceso científico, pero también son una especie de mancha negra en el currículum vitae del investigador. La ciencia depende de que sus pares desmenuzen las afirmaciones de otros científicos.

Por lo general, eso sucede silenciosamente en la etapa de revisión por pares, antes de que se convierta en una parte más oficial del registro científico. Pero en ocasiones, los problemas pasan desapercibidos durante el proceso. A veces son descuidos que pueden corregirse y revelarse rápidamente. Otras veces, las preocupaciones son más irritantes.

En su carta a Nature solicitando una retractación, los coautores de Dias afirmaron que él «no ha actuado de buena fe con respecto a la preparación y presentación del manuscrito». El grupo también expresó sus preocupaciones.

Ahora que la retracción es una realidad, las probabilidades de que los investigadores descubran un superconductor a temperatura ambiente parecen aún mayores. Nunca digas nunca, pero probablemente sea mejor no hacernos ilusiones el próximo año.

La ciencia (como nosotros) no siempre está segura de dónde está el mejor futuro posible, y la informática no es una excepción. Ya sea en los sistemas semiconductores clásicos o en la realidad prospectiva de la computación cuántica, a veces hay múltiples caminos a seguir (y aquí está nuestro manual sobre computación cuántica si desea un repaso). Los qubits superconductores de Transmon (como los utilizados por IBM, Google y Alice&Bob) han ganado terreno como uno de los tipos de qubits más prometedores. Pero una nueva investigación del MIT podría abrir la puerta a otro tipo de qubits superconductores que son más estables y podrían ofrecer circuitos de cálculo más complejos: los qubits de fluxonio.

Los qubits son el equivalente de la computación cuántica a los transistores: si se combinan un número cada vez mayor de ellos, se obtendrá un mayor rendimiento informático (en teoría). Pero mientras que los transistores son deterministas y solo pueden representar un sistema binario (piense en el resultado como cualquier cara de una moneda, asignada a 0 o 1), los qubits son probabilísticos y pueden representar las diferentes posiciones de la moneda mientras gira en el aire. . Esto le permite explorar un espacio más grande de posibles soluciones que el que se puede representar fácilmente mediante lenguajes binarios (razón por la cual la computación cuántica puede ofrecer un procesamiento mucho más rápido de ciertos problemas).

El verano de la superconductividad a temperatura ambiente duró poco. Comenzó con algunos manuscritos colocados en arXiv a finales de julio, que supuestamente describían cómo sintetizar un compuesto llamado LK-99, que actuaría como superconductor a temperaturas superiores al punto de ebullición del agua. Lo suficientemente alto como para que, si su síntesis y las propiedades del material funcionaran, podría permitirnos reemplazar los metales con superconductores en una amplia gama de aplicaciones.

Rápidamente siguió la confusión, ya que la naturaleza de la sustancia química involucrada hacía difícil saber cuándo se observaba el comportamiento de LK-99 y cuándo se observaban sustancias químicas relacionadas o incluso impurezas.

Pero la comunidad científica de materiales respondió con sorprendente rapidez. A finales de agosto se habían preparado muestras puras, se había explorado el papel de las impurezas y se había llegado a un fuerte consenso: LK-99 no era un superconductor. Lo mejor de todo es que el trabajo proporcionaba explicaciones de por qué se había comportado un poco así en varias situaciones.

Una sustancia química compleja

Como comentamos en detalle en nuestra historia vinculada anteriormente, LK-99 es una sustancia química complicada. Es en gran parte un cristal de fosfato de plomo, pero algunos de los átomos de plomo son desplazados por el cobre. La cantidad de átomos de cobre presentes no sólo puede variar de una preparación a otra; potencialmente pueden variar entre diferentes áreas del mismo cristal. Su fórmula química es técnicamente Pb._10xCu_X(CORREOS₄)₆O, donde la x representa el número desconocido de reemplazos.

También es lo que se llama un material policristalino, lo que significa que un solo trozo puede ser un compuesto de múltiples cristales con diferentes orientaciones. Entonces, para cualquier propiedad que dependa de la orientación del cristal, es fácil terminar examinando una combinación de comportamientos de múltiples cristales individuales.

Finalmente, la preparación de LK-99 descrita en el informe inicial lo produjo mediante una reacción química, dejando abierta la posibilidad de que existieran contaminantes o subproductos que afectaran las mediciones de sus propiedades.

Esta última posibilidad resultó ser la clave para explicar una de las propiedades reportadas de LK-99: una transición brusca en su capacidad para conducir corriente que ocurrió justo por encima del punto de ebullición del agua.

Prashant Jain es profesor en el Departamento de Química de la Universidad de Illinois y ha recibido financiación para trabajar con sulfuro de cobre desde 2011. Notó dos cosas críticas sobre los informes iniciales de LK-99. Una es que las reacciones utilizadas para producirlo podrían producir sulfuro de cobre como producto adicional. La segunda es que la temperatura donde supuestamente LK-99 comenzó a ser superconductor (104° C) es también la temperatura donde el sulfuro de cobre sufre una transición de fase.

Cambio de fase y conductividad.

En un manuscrito depositado en arXiv, Jain describe en detalle esta complicada transición de fase. Por encima de 104 °C, el sulfuro de cobre permanece sólido pero se vuelve más desordenado, lo que permite que los iones que lo constituyen se muevan más fácilmente, aumentando algo su conductividad. Pero Jain señala que las cosas se complican más cuando el material se expone al aire, ya que el oxígeno puede reaccionar con parte del cobre y sacarlo de la estructura de sulfuro de cobre.

Esto crea «agujeros» cargados en la estructura del sulfuro de cobre, que también pueden conducir electricidad. Y lo hacen de manera mucho más efectiva en la etapa ordenada del cristal que se forma por debajo de los 104° C. Si bien estos dos efectos pueden compensarse entre sí, los agujeros son mucho más efectivos para conducir la corriente, por lo que este efecto domina, lo que lleva a una conductividad mucho mayor. por debajo de 104° C, un efecto similar al atribuido al inicio de la superconductividad.

A principios de este mes, la comunidad científica estaba alborotada con noticias de un posible avance: una sustancia llamada LK-99 que supuestamente es un superconductor a temperatura ambiente. Descubierto por Lee Sukbae y Kim Ji-Hoon de la Universidad de Corea, el material cambiaría las reglas del juego para todo, desde el suministro de energía hasta las supercomputadoras, si funciona como se anuncia. Sin embargo, después de que varios científicos intentaron y no lograron reproducir los hallazgos de Lee y Kim, el mundo parece haber seguido adelante.

Pero el campo de los superconductores cambia rápidamente. Investigación teórica preimpresa recientemente publicada en general. continúa apoyando LK-99 tiene las propiedades necesarias para convertirse en un superconductor; y ahora, los detectives de Internet han descubierto una Actualización del idioma coreano en la patente original LK-99. Este documento presenta más detalles (y también nuevas preguntas) sobre el proceso de síntesis, incluso cuando los autores coreanos originales reafirman la importancia (y la veracidad) de su descubrimiento.

Si hubiera cualquier esperanza que quede de que LK-99 pueda ser un superconductor a temperatura ambiente, ahora está prácticamente muerta.

De hecho, es peor que eso. Las muestras puras de la sustancia muestran que es un aislante, lo opuesto a un superconductor. Los destellos de esperanza que mantuvieron la historia en las noticias durante semanas parecen ser el resultado de impurezas en las muestras originales.

Docenas de estudios publicados en la última semana o dos se han unido en torno a la conclusión, menos de un mes después de que un equipo del Quantum Energy Research Centre, una pequeña empresa ubicada en el sótano de un modesto edificio de apartamentos en Seúl, Corea del Sur.

El equipo coreano hizo olas cuando publicó preprints el 22 de julio, afirmando haber creado un material que exhibía propiedades similares a las de los superconductores a temperatura y presión ambiente. Además, el material estaba hecho de ingredientes plebeyos: plomo, cobre, fósforo y oxígeno. Voló en contra de décadas de investigación sobre superconductores.

Y, sin embargo, parecía poseer algunas de las mismas cualidades que definen a los superconductores. Un video publicado por el equipo lo mostró levitando parcialmente sobre un imán, y cuando probaron la resistencia eléctrica, notaron una fuerte caída de alrededor de 104,8 °C. Tanto la levitación como la caída de la resistencia son características de los superconductores.

Alertas tempranas

Hubo advertencias desde el principio de que las afirmaciones podrían ser una tontería. Por un lado, el equipo publicó primero en un servidor de preimpresión. Esto no es necesariamente una señal de alerta, aunque las preimpresiones están lejos del estándar de oro. No hay revisión por pares de preprints, y la barra para la presentación es bastante baja. En la mayoría de los casos, eso no es un problema; los preprints han permitido que muchos campos se muevan más rápido de lo que permite el proceso tradicional de revisión por pares, y la mayoría de los científicos no hacen afirmaciones extravagantes en sus preprints. Aún así, el hecho de que LK-99 apareciera primero en una preimpresión no era prometedor.

Un nuevo artículo publicado en la revista científica Naturaleza pretende ser la última palabra para las teorías sobre LK-99 como un superconductor. Escrito por el reportero científico Dan Garisto, el artículo es una especie de post-mortem sobre la investigación científica que rodea a LK-99 y los esfuerzos de replicación que intentan separar la exageración de los hechos. Pero la ciencia hace lo que hace la ciencia, y diferentes personas que miran la misma información de forma rutinaria llegan a conclusiones diferentes (pero no necesariamente opuestas).

El artículo recorre la evidencia acumulada presentada a favor y en contra de que LK-99 sea (o no sea) el superconductor a temperatura ambiente y presión ambiental para llevar a la humanidad a un futuro irreconocible (y extremadamente eficiente desde el punto de vista energético). El debate sigue girando en torno a los mismos temas: el hecho de que los investigadores de la materia condensada estén lidiando con efectos cuánticos (de los cuales todavía hay investigaciones aceleradas y tesoros de conocimiento para ser procesados ​​en la realidad científica) solo arroja una llave adicional al ya cargado de herramientas. , receta insuficientemente clara publicada en el periódico coreano original.

Las perspectivas de LK-99, la controvertida sustancia que sus descubridores afirman que es un superconductor a temperatura ambiente, están desapareciendo. En los últimos días, muchos científicos sintetizaron la sustancia y publicaron estudios que demuestran que no tiene propiedades superconductoras, al menos en la forma en que la probaron. Sin embargo, dos artículos publicados en el depósito científico preimpreso Arxiv postulan que LK-99 podría, tal vezdemostraría ser un superconductor si solo se aplicara algo de dopaje.

Dopaje LK-99 es exactamente lo que parece: se toma algo que no estaba en la receta original (en este caso, plomo-apatita) y se coloca dentro del sistema para mejorar su rendimiento. En este caso, los nuevos resultados, escritos por Liang Si et al y Korotin et al, encuentran razones para creer que el dopaje de LK-99 mediante la inserción de átomos extraños (que no se suponía que existían en el sistema original) podría resultar en el supuesto superconductividad. Decimos «podría» porque en realidad no han creado ni dopado la sustancia.