지난 주, 한국 과학자들의 두 편의 논문이 소셜 미디어를 뜨겁게 달구고 중국과 한국의 일부 주식 가격을 끌어올린 특별한 주장, 즉 실용적인 초전도체 발견을 발표했습니다.
초전도체는 저항 없이 전류를 흐를 수 있는 물질로, 송전 과정에서 에너지가 손실되는 전력망은 물론 전기 저항이 속도 제한으로 작용하는 컴퓨팅 칩과 같은 첨단 분야에도 혁신을 가져올 수 있는 물질입니다.
과학자들이 공식적인 동료 검토 및 출판 전에 연구를 공유하기 위해 사용하는 웹 사이트에 게재된 이 논문은 최소 두 곳의 미국 국립 연구소와 세 곳의 중국 대학을 포함한 전 세계 연구자들이 제안된 물질을 자세히 살펴보는 데 박차를 가하게 했습니다.
초전도 물질은 이미 의료 영상용 MRI 기계와 일부 양자 컴퓨터와 같은 곳에 존재하지만 극히 낮은 온도에서만 초전도 특성을 나타내므로 광범위하게 사용하기에는 실용적이지 않습니다.
지난주 한국 연구진은 이 분야 과학자들에게 오랫동안 성배로 여겨져 온 상온에서 작동하는 초전도체가 발견되었다고 밝혔습니다.
연구진은 또한 납 인회석이라는 비교적 흔한 광물에서 소수의 구리 원자를 도입하여 LK-99라고 불리는 이 물질을 만드는 방법을 발표했습니다.
한국 연구진은 3명의 저자가 참여한 초기 논문과 첫 번째 논문의 저자 중 2명만 포함된 6명의 저자가 참여한 두 번째 상세 논문 등 두 개의 논문을 발표했습니다. 로이터가 연락한 저자 중 누구도 논평 요청에 응답하지 않았습니다.
로이터와 인터뷰한 물리학자들은 상온 초전도체가 존재할 수 없다는 물리학 법칙은 없으며, 한국 연구팀이 설명한 물질은 성장하기 쉽기 때문에 다른 연구자들이 빠르면 이번 주에 결과를 얻을 수 있을 것이라고 말했습니다.
발견을 증명하는 가장 중요한 기준은 다른 연구소에서 한국 연구진의 연구 결과를 안정적으로 복제하는 것입니다.
최근 최소 세 곳의 중국 대학 연구진이 다양한 결과를 가진 LK-99 버전을 제작했다고 밝혔습니다. 화중과학기술대학의 한 연구팀은 이 물질이 자석 위로 떠오르는 영상을 게시했는데, 진정한 초전도체는 나침반처럼 회전하지 않고 어떤 방향으로든 자석 위에 뜰 수 있기 때문에 중요한 의미를 갖습니다.
그러나 취푸 사범대학의 또 다른 연구팀은 초전도체에 필수적인 특성 중 하나인 제로 저항을 관찰하지 못했다고 말했습니다. 중국 동부 도시 난징에 있는 동남대학교의 세 번째 연구팀은 0 저항을 측정했지만 110켈빈(섭씨 -163도)의 온도에서만 측정했다고 말했습니다.
목요일, 한국 전문가들은 이러한 주장을 검증하기 위해 위원회를 구성하겠다고 밝혔습니다.
과학자에서 투자자로 변신한 빌 게이츠의 브레이크스루 에너지 벤처스의 에릭 툰은 평판이 좋은 연구소의 동료 검토와 재현 노력을 모니터링하고 있다고 말했습니다.
"초전도를 검증하거나 입증하는 데 필요한 측정은 매우 어렵습니다."라고 Toone은 말합니다. "옳다면 완전히 판도를 바꿀 수 있지만, 더 많은 검증이 이루어질 때까지는 인내심을 가져야 합니다."
'속을 수 있다'
LK-99에 대한 나쁜 소식은 초전도 분야가 처음에는 유망해 보이지만 면밀히 조사하면 무너지는 물질로 가득 차 있다는 것입니다. 연구자들은 미확인 초전도 물체라는 편리한 이름도 가지고 있습니다.
아르곤 국립연구소의 응축 물질 물리학자 마이크 노먼은 "우리는 이를 USO라고 부릅니다."라고 말합니다. "초전도체가 있다고 생각했지만 실제로는 그렇지 않은 유명한 사람들을 포함하여 USO의 역사는 아주 오래되었습니다. 과학의 모든 분야가 그렇듯이 속을 수 있습니다. 선량한 사람들도 속을 수 있습니다."
노먼은 원본 논문에 문제가 있다고 말했습니다. 연구 결과를 서둘러 발표하다 보니 인쇄상의 실수가 있었을 수도 있지만, 더 큰 문제는 물질이 초전도 상태일 때와 그렇지 않을 때 어떻게 작동하는지 보여줄 수 있는 광범위한 온도 범위의 데이터가 부족하다는 것이었습니다.
노먼은 "사람들은 종종 샘플의 얼마나 많은 부분이 실제로 초전도체이고 얼마나 많은 부분이 그렇지 않은지를 보여주기 위해 이 방법을 사용합니다."라고 말합니다.
다른 연구자들도 주의해야 할 이유를 발견했습니다. 고체 물리학자이자 로렌스 버클리 국립연구소의 직원 과학자인 시네아드 그리핀은 미국 에너지부 슈퍼컴퓨터를 사용하여 제안된 물질을 시뮬레이션했습니다.
그리핀은 납 인회석에 구리 원자를 삽입하면 기존 초전도체와 유사한 예상치 못한 방식으로 원자가 재배열된다는 사실을 발견했습니다. 그러나 이러한 효과는 구리 원자가 원래 가고 싶지 않은 곳으로 이동하는 것에 의존하기 때문에 대량 생산이 더 어려워질 수 있습니다.
그리핀은 이 시뮬레이션이 초전도체임을 결정적으로 증명할 수 없으며, 연구자들이 구리 원자를 납 인회석에 완벽하게 정밀하게 배치할 수 있다고 가정한 연구라는 한계가 있다고 경고했습니다. 현실 세계에서는 불가능할 가능성이 높으며 재료에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
호주 멜버른의 모나쉬 대학교 물리학 교수인 마이클 푸러는 LK-99가 상온 초전도체로 밝혀지더라도 얼마나 유용할지 판단하는 데는 시간이 걸릴 것이라고 말했습니다. 예를 들어, 푸허 교수는 전력망 개선을 위한 핵심 질문인 이 물질이 얼마나 많은 전류를 전달할 수 있고 여전히 초전도체가 될 수 있는지에 대한 데이터가 제공되지 않았다고 말했습니다.
하지만 푸러와 다른 물리학자들은 초전도체에 대해 아직 밝혀지지 않은 것이 많고 일반적인 물질에서 우연히 발견될 수 있다는 가능성을 고려할 때 연구할 가치가 있는 결과라고 말했습니다.
아르곤의 노먼은 "우리가 아직 조사하지 않은 광물이 엄청나게 많습니다."라고 말합니다. "그리고 이 광물들에는 아마도 매우 흥미로운 물리학이 숨어 있을 것입니다."