Im Internet ist ein Anspruch auf einen Supraleiter aufgetaucht. Die Wissenschaft hat es durchbohrt.

BOULDER, Colorado – Die Physikstudentin Hope Whitelock steckte kürzlich vormittags ihren Kopf aus dem Labor der University of Colorado in Boulder, um eine Gruppe von Wissenschaftlern, die im Flur standen, um eine schnelle Darmuntersuchung zu bitten: „Kann mir jemand sagen, ob?“ irgendetwas ist verrückt?“

Es waren ein paar verrückte Wochen, in denen Physiker und Chemiker sich darum bemühten, eine grandiose Behauptung zu verstehen, die Ende Juli auftauchte: die angebliche Entdeckung eines Materials durch ein Team in Südkorea, das bei normaler Raumtemperatur und Luftdruck Elektrizität leitet – ohne jegliche Energie verlieren. Die Möglichkeit dieses lang gesuchten Materials, das als Raumtemperatur-Supraleiter bezeichnet wird, verbreitete sich schnell viral, angetrieben durch ein Video, das einen Klumpen des Materials zeigte, das teilweise freischwebte, als Beweis für seine außergewöhnlichen Eigenschaften.

Mittlerweile verliert diese Behauptung im Zuge wissenschaftlicher Untersuchungen rapide an Bedeutung. In den letzten Tagen haben Arbeiten aus akademischen Laboren auf der ganzen Welt Beweise dafür gesammelt, dass es sich bei dem Material mit der Bezeichnung LK-99 nicht um einen Supraleiter, sondern eher um eine Art Magnet handelt. (Hyun-Tak Kim, Mitautor einer der Entdeckungsarbeiten und Physiker bei William & Mary, entgegnete in einer E-Mail, dass das Versäumnis anderer Forschungsgruppen, ihre Ergebnisse zu reproduzieren, wahrscheinlich daran liegt, dass ihnen das „Know-how“ bei der Entwicklung fehlt Probe auf die gleiche Weise.)

Die Folge hat der Öffentlichkeit einen ungewöhnlichen Einblick in einen grundlegenden Teil der Funktionsweise der Wissenschaft aus der ersten Reihe gewährt.

Fast sobald der erste Artikel online erschien, verstärkten Enthusiasten die Aufregung unter Laien und erklärten die tiefgreifenden Auswirkungen, wenn LK-99 das echte Geschäft ist: eine Revolution für das Stromnetz, leistungsfähigere medizinische Bildgebungstechnologien, Magnetschwebebahnen – nichts weniger eine neue Ära für die Menschheit und obendrein ein knallharter Nobelpreis.

Plötzlich dachten Menschen, die noch nie zuvor von einem Supraleiter gehört hatten, über die möglichen Auswirkungen dieser Technologie nach. Sorgfältige Experimente und abstruse Berechnungen in akademischen Labors wurden ins allgemeine Interesse katapultiert; Whitelock sagt, Highschool-Freunde hätten sie kontaktiert und gefragt, was sie davon halte. Andere Gruppen übertrugen live ihre DIY-Versuche, das Material nachzubilden. Einige Beobachter setzen darauf und prognostizieren, ob es sich auf den volatilen Online-Wettmärkten durchsetzen wird.

Die Aufregung um LK-99 führte dazu, dass sich das wissenschaftliche Denken fast stündlich weiterentwickelte, da neue Erkenntnisse und Videos unterschiedlicher Qualität häufig über soziale Medien geteilt wurden.

Philip W. Phillips, ein Physiker für die Theorie der kondensierten Materie an der University of Illinois in Urbana-Champaign, war Ende letzter Woche trotz seiner Zweifel und Fragen zu den ersten Arbeiten von der Entdeckung fasziniert.

„Sie möchten nicht verpassen, was das nächste große Ding sein könnte. Das treibt Physiker wirklich an. Es treibt uns alle an“, sagte Phillips am Freitag.

Am Dienstagabend war der Fall für ihn jedoch abgeschlossen, basierend auf einer Reihe von Dokumenten, die am letzten Tag online gingen und überzeugend darlegten, dass LK-99 kein Supraleiter ist. „Noch ein Nagel im Sarg“, schrieb Phillips in einer E-Mail und leitete damit ein weiteres Papier weiter, das den Stapel an Beweisen ergänzt. „Ihre Überschrift ist also ganz einfach.“

Das Phänomen der Supraleitung, also Materialien, die Elektrizität ohne Widerstand übertragen, wurde vor mehr als einem Jahrhundert entdeckt. Der Haken daran ist, dass die bisher hergestellten Supraleiter unter extremen Bedingungen arbeiten müssen – ultrakalte Temperaturen oder Druck –, die für den Einsatz in den meisten menschlichen Technologien unpraktisch sind.

Ein Supraleiter, der in einer typischen menschlichen Umgebung funktioniert, der nicht besonders giftig oder unverschämt teuer ist, könnte einen Wandel bewirken.

Am 22. Juli veröffentlichten südkoreanische Wissenschaftler zwei Artikel auf der beliebten Physik-Website arXiv, in denen sie einen Supraleiter beschrieben, der ihrer Meinung nach bei Standardtemperaturen und -drücken funktioniert und aus einer modifizierten Version einer Substanz namens Blei-Apatit besteht. Sie stellten ein Rezept für ein Material zur Verfügung, das aus billigen, reichlich vorhandenen Zutaten hergestellt werden konnte, und ein Video eines teilweise schwimmenden Steins.

Wissenschaftler sind sehr skeptisch – das gehört zu den beruflichen Anforderungen. Es gibt keinen bekannten Grund dafür, dass ein Raumtemperatur-Supraleiter nicht existieren könnte, aber jahrzehntelange Experimente haben es nicht geschafft, einen solchen zu identifizieren. Das Feld ist übersät mit Behauptungen, die aus verschiedenen Gründen nicht bewiesen wurden, und viele Physiker gingen davon aus, dass die neuen Arbeiten die jüngste Ergänzung einer langen Liste apokryphischer Behauptungen sein würden.

Aber Wissenschaftler sind von Natur aus auch aufgeschlossen und fühlen sich am Rande des Unbekannten wohl. Einer der Gründe, warum sie sich jahrzehntelang in Laboren aufhalten, ist, dass sie hoffen, Dinge zu entdecken oder zu verstehen, die noch nicht entdeckt wurden.

Eine legitime Entdeckung eines Raumtemperatur-Supraleiters wäre riesig – Phillips sagte, sie würde Anklänge an das Treffen der American Physical Society im März 1987, das sogenannte „Woodstock of Physics“, enthalten. Dieses Treffen fand ein Jahr nach der Entdeckung eines Hochtemperatur-Supraleiters statt, der dann von Laboren auf der ganzen Welt schnell reproduziert wurde, was im Herbst zu einem Nobelpreis führte.

„Hohe Temperatur“ ist in diesem Fall etwas übertrieben, da das Ausgangsmaterial nur bei minus 400 Grad Fahrenheit funktionierte, also weit kälter als Raumtemperatur. Aber die Ankündigung war der Startschuss für die Entdeckung einer neuen Klasse von Supraleitern, die Wissenschaftler immer noch zu verstehen versuchen.

Schon die Möglichkeit, dass sich etwas ähnlich Bedeutendes abzeichnete, reichte aus, um viele ernsthafte Wissenschaftler dazu zu bewegen, ihre Arbeit fallen zu lassen und sie einem strengen Test zu unterziehen.

Ein solches Experiment wurde in den Laboren der Physiker Daniel Dessau und Gang Cao sowie des Chemikers Josef Michl an der University of Colorado in Boulder durchgeführt. Dorthin rief Whitelock kürzlich ihre Kollegen an, um sich das Endergebnis des gemeinsamen Backens von Chemikalien für zwei Tage bei 1.700 Grad Fahrenheit anzusehen.

Das Experiment hatte wieder einmal zu einem Durcheinander von Materialien und Nebenprodukten mit unterschiedlichen Eigenschaften geführt – etwas, das viele Gruppen beobachtet hatten, als sie dem Rezept der südkoreanischen Wissenschaftler folgten. Doch als Whitelock das vakuumversiegelte Röhrchen aufbrach, in dem sie versucht hatte, LK-99 zu backen, entdeckte sie etwas, das sie bei früheren Versuchen nicht gefunden hatte – ein paar faszinierende Materialfragmente, die interessante magnetische Eigenschaften aufwiesen.

Es gibt eine Reihe von Tests zur Identifizierung eines Supraleiters, darunter den sogenannten Meissner-Effekt, bei dem ein Material sein Magnetfeld ausstößt, wenn es zum Supraleiter wird. Dies könnte zu dem halb schwebenden Gesteinseffekt führen, der in dem viralen Video zu sehen ist, das angeblich LK-99 zeigt, aber auch andere magnetische Eigenschaften könnten davon betroffen sein.

„Man kann es irgendwie sehen, hier sind ein paar Flocken, und sie sind nach oben gekippt“, sagte Whitelock und zeigte durch ein Mikroskop, wie winzige Materialflecken auf einem Magneten aussehen. Sie wies schnell darauf hin, dass dies kein Beweis für Supraleitung sei.

Einen kurzen Spaziergang entfernt hat der Doktorand Andrew Chomas das in den Originalarbeiten dargelegte Rezept umgerüstet, indem er seiner eigenen Intuition als Chemiker folgte, um zu sehen, ob er eine reinere Form von LK-99 erhalten kann. Bei einem Besuch im Labor diese Woche befand sich seine neueste Charge im Ofen, eine glühende Flüssigkeit in einem Tiegel aus Quarz, erhitzt auf glühende 1.800 Grad Fahrenheit.

Bisher haben jedoch alle in Dessaus und Michls Laboren hergestellten Proben grundlegende Tests zur Supraleitung nicht bestanden. Dessau sagte, er sei offen dafür, dass die Mischung, die durch das Rezept entsteht, möglicherweise noch interessantes Material enthält.

Außerdem, sagte er, hätte ein Raumtemperatur-Supraleiter „unglaubliche Auswirkungen, daher denke ich, dass es sich lohnt, sich darüber zu freuen.“

LK-99 war eine wissenschaftliche Achterbahnfahrt, und die meisten Experten sind froh, dass die Öffentlichkeit mitgefahren ist.

Andere Physiker meinen, dass die ursprünglichen Autoren sorgfältiger hätten arbeiten sollen. Das Papier hätte von einer Begutachtung durch Fachkollegen profitiert, bevor solche übertriebenen Behauptungen aufgestellt wurden. Aber das wachsende Interesse und das gestiegene Bewusstsein dafür, dass Wissenschaftler versuchen, Supraleiter herzustellen, seien wahrscheinlich eine gute Sache, argumentieren sie.

„Der Teil davon, in dem es das Thema und seinen potenziellen Nutzen beleuchtet und wie super faszinierend es ist und schließlich zu einer bahnbrechenden Technologie führen könnte – dieser Teil davon ist großartig“, sagte Maissam Barkeshli, ein theoretischer Physiker für kondensierte Materie der University of Maryland.

„Ich schätze, meine Schlussfolgerung zu all dem ist, dass ich irgendwie froh bin, es zu sehen – es ist das erste Mal seit langer Zeit, dass die Wissenschaft nicht so politisch ist. Wir freuen uns alle einfach über die Wissenschaft und sie ist irgendwie cool“, sagte Christopher H. Hendon, außerordentlicher Professor am Fachbereich Chemie und Biochemie der University of Oregon. Er war Mitautor eines Artikels, der am Dienstagnachmittag in den sozialen Medien geteilt wurde und zu dem Schluss kommt, dass LK-99 „eher ein Magnet als ein Supraleiter bei Umgebungstemperatur und -druck sein könnte“.

Wenn LK-99 nur ein Magnet ist, wird das Wimmern des nachlassenden Interesses die breite Öffentlichkeit deutlich daran erinnern, dass sich die Wissenschaft ständig weiterentwickelt. Das Bestreben, Supraleiter zu erschaffen und zu verstehen, wird kein Rückschlag sein, sondern voranschreiten.

„Letztendlich scheitert die Wissenschaft in den meisten Fällen“, sagte Hendon und fügte hinzu: „Es wäre nicht überraschend, wenn [LK-99] den Weg der meisten Experimente gehen würde – so ist Wissenschaft.“