All’interno della corsa fai-da-te per replicare LK-99

In the DIY race to replicate LK-99

Tutto ciò che Andrew McCalip voleva per il suo 34 ° compleanno era una spedizione di fosforo rosso. Era una richiesta difficile: la sostanza è un ingrediente per cucinare metanfetamine ed è controllata dalla Drug Enforcement Administration degli Stati Uniti, ma anche essenziale se McCalip avesse realizzato il suo sogno di creare un superconduttore a temperatura ambiente, un Santo Graal della fisica della materia condensata, nel laboratorio della sua startup nella prossima settimana. Richiedeva quattro ingredienti e finora aveva accesso a tre.

I suoi seguaci su X (cioè Twitter, dopo il rebranding) hanno offerto idee: poteva fondere le teste di un mucchio di fiammiferi, o cercare di comprarlo in forma pura su Etsy, dove la DEA potrebbe non guardare. Altri hanno offerto collegamenti a fornitori dell’Europa orientale. Erano profondamente coinvolti nel suo sforzo. Come McCalip, molti avevano appreso dell’esistenza di un possibile superconduttore chiamato LK-99 la settimana precedente attraverso un post su Hacker News, che rimandava a una bozza preliminare su Arxiv in cui un trio di ricercatori sudcoreani avevano sostenuto una scoperta che, secondo le loro parole, “apre una nuova era per l’umanità”. Ora McCalip era tra coloro che si affrettavano a replicare la scoperta.

La superconduttività, un insieme di proprietà in cui la resistenza elettrica scende a zero, appare di solito solo in condizioni di freddo intenso o alta pressione. Ma i ricercatori sostenevano che LK-99 mostrava queste qualità a temperatura ambiente e pressione atmosferica. Tra le prove: una presunta diminuzione della resistenza a zero a 400 Kelvin (127 gradi Celsius) e un video del materiale che levita sopra un magnete. Gli autori, guidati da Ji-Hoon Kim e Young-Wan Kwon, hanno ipotizzato che ciò fosse il risultato dell’effetto Meissner, l’espulsione di un campo magnetico quando un materiale supera la soglia di superconduttività. Se fosse vero, potrebbe davvero portare a una nuova era: linee di alimentazione senza resistenza, treni levitanti pratici e potenti dispositivi quantistici.

Su X e Reddit, i modelli linguistici di grandi dimensioni sono stati messi da parte. La nuova stella era la fisica della materia condensata. Sono stati organizzati mercati di scommesse online (le probabilità: non particolarmente buone). Anonimi con una strana conoscenza sofisticata della struttura delle bande elettroniche sono entrati in guerra con influencer tecnologicamente ottimisti che incitavano a un apparente rinascimento del progresso tecnologico. Il loro mantra era seducente, e forse un po’ riduttivo: un ritorno a un periodo di scoperte a salti—la lampadina, il Progetto Manhattan, Internet—dove l’impatto delle scoperte scientifiche è tangibile durante la vita di un essere umano. “Siamo tornati”, come l’ha detto un utente di X.

Gli esperti sono scettici. Sono apparsi online più versioni del documento LK-99 con dati non coerenti—si dice che sia il risultato di una contesa tra gli autori riguardo alla natura precisa della scoperta. I ricercatori non sono ben noti nel campo e la loro analisi manca dei test di base solitamente utilizzati per confermare la superconduttività. Le affermazioni spurie sono così comuni nel campo che i fisici scherzano sui superconduttori non identificati (USO), a gioco sulle UFO. (Avvistamento più recente: un materiale ad alta pressione e temperatura ambiente da un laboratorio dell’Università di Rochester accusato di plagio e dati manipolati). Ci sono spiegazioni più plausibili per la levitazione, spiega Richard Greene, un fisico della materia condensata presso l’Università di Maryland, tra cui proprietà magnetiche della sostanza nel suo stato normale, non superconduttivo. I mercati di scommesse probabilmente avevano ragione: è probabile che la nuova era non sia ancora arrivata.

Ma la scoperta merita comunque di essere verificata, aggiunge Greene. Nella sua lunga carriera nello studio dei materiali superconduttori, ha visto avanzamenti provenire da outsider con documenti intriganti che esploravano tipi di composti sconosciuti. Questo include, negli anni ’80, una classe di materiali che mostravano superconduttività oltre il punto di ebollizione dell’azoto liquido (-196 gradi Celsius), aprendo la strada a varie applicazioni, dall’imaging a risonanza magnetica ai tokamak per la fusione nucleare. Inoltre, poiché i fisici comprendono solo determinate forme di superconduttività, un risultato apparentemente strano o incoerente non può essere immediatamente escluso. Forse è solo qualcosa che nessuno ha mai visto prima.

Greene era in un ritiro di fisica ad Aspen, in Colorado, quando è arrivata la notizia di LK-99 e la folla di teorici si è messa all’opera. “Tutti sono entrati in questa situazione con scetticismo ma interesse”, dice Cyrus Dreyer, un altro partecipante che studia fisica dei materiali computazionali presso la Stony Brook University di New York. Sta passando la sua settimana in montagna cercando di calcolare la struttura elettronica del materiale proposto, qualcosa che potrebbe aiutare i suoi colleghi a capire se si conforma alle teorie esistenti sulla superconduttività. Ciò che è forse più intrigante, aggiunge, è che LK-99 è relativamente semplice da produrre. Lui e Greene stimano che decine di squadre stanno lavorando su di esso.

Questo include anche non esperti con accesso all’attrezzatura giusta, come McCalip, che ha deciso di provarci il giorno dopo aver letto la preprint LK-99. Perché? “Perché è il Santo Graal”, spiega. “Questo è ciò di cui sono fatti i sogni”.

Mentre i fisici professionisti lavoravano per replicare l’esperimento in privato, McCalip ha deciso che lui e i suoi colleghi avrebbero svolto il loro lavoro in pubblico. Ha dichiarato la sua intenzione su X: “Effetto Meissner o niente”. L’obiettivo: un video di levitazione. Sperava di essere tra i primi a vedere prove di superconduttività a temperatura ambiente, e tutti i suoi seguaci lo avrebbero visto insieme a lui. “Sembra che tutto Internet ci stesse tifando”, dice.

La pressione è aumentata per il suo team fai-da-te quando ha avviato uno streaming live su Twitch e, nel giro di pochi minuti, ha scoperto di essere tra i primi 10, con 16.000 spettatori che assistevano mentre preparavano la loro fornace. “C’è stato un momento di panico”, dice. Ha pensato ai poco conosciuti scienziati sudcoreani che avevano fatto una straordinaria affermazione che ora il mondo intero stava mettendo alla prova. “Non riesco immaginare cosa significhi essere al loro posto”, aggiunge. Almeno se il suo piano non avesse funzionato, avrebbe potuto dire che era per gli amici e il divertimento lungo il percorso.

McCalip mette un campione nella fornace a Varda che viene utilizzata per cucinare la lanarkite. Cortesia di Andrew McCalip

Creare LK-99 non è proprio una scienza da garage, ma è una chimica relativamente semplice. Il laboratorio di El Segundo, in California, di Varda Space Industries, la startup di satelliti dove McCalip è ingegnere, contiene le fornaci, i sistemi di vuoto e le camere ambientali appropriati. Tutto ciò di cui McCalip avrebbe bisogno erano quattro ingredienti: fosforo rosso e rame per sintetizzare il fosfuro di rame, e solfato di piombo e ossido di piombo per creare un minerale chiamato lanarkite. Questi due materiali sarebbero poi stati polverizzati, mescolati, colpiti dal calore e raffreddati, producendo qualcosa di simile a un altro composto familiare, l’apatite al piombo, ma in cui alcuni atomi di piombo sono stati sostituiti dal rame.

Ha ottenuto il fosfuro di rame da un laboratorio locale, saltando la necessità di fosforo rosso grezzo, e la partita stava per cominciare. (Un fornitore polacco contattato gli è venuto incontro anche, e la spedizione dovrebbe arrivare presto; McCalip dice di averli svuotati prima che l’hype esaurisse la fornitura globale.) I primi passi hanno richiesto attesa. Ventiquattro ore per la lanarkite, che era ancora nel forno a 725 gradi Celsius quando McCalip e io abbiamo parlato. Il laboratorio esterno avrebbe impiegato alcuni giorni per fornirgli il fosfuro di rame. Gli ingegneri di Varda stavano svolgendo il loro lavoro normale sulla produzione basata sullo spazio durante il giorno e controllando principalmente di notte. Nel frattempo, gli spettatori dello streaming sembravano un po’ annoiati, inondando i commenti con politica nazionalista e teorie sulle dinamiche interpersonali tra gli autori di LK-99.

McCalip non stava dormendo molto tra i suoi due lavori, ma si sentiva sicuro di poter realizzare il materiale o almeno una sua approssimazione. Gli autori del documento LK-99 non avevano reso facile seguire la loro ricetta, tralasciando istruzioni cruciali per cose come testare la purezza dei precursori e impostare i tassi di raffreddamento delle fornaci. McCalip aveva trovato una domanda di brevetto che forniva alcuni dettagli in più, ma aveva comunque una lunga lista di domande che avrebbe voluto porre ai ricercatori sudcoreani. Stava cercando contatti tramite Twitter e gli investitori di Varda. (I due principali ricercatori, Kim e Kwon, non hanno risposto nemmeno alla richiesta di intervista di WIRED.)

Quei dettagli sono cruciali, perché qualunque cosa stia accadendo all’interno di LK-99, è probabilmente causata da una disposizione molto particolare di atomi. I ricercatori hanno teorizzato che la superconduttività sia il risultato della sostituzione di alcuni atomi di piombo con rame, che restringe la griglia cristallina e provoca una tensione interna. A un livello elevato, “è certamente una cosa plausibile”, dice Greene. Gran parte del recente lavoro nel campo ha coinvolto l’applicazione di pressioni estremamente elevate su sostanze che contengono atomi di idrogeno, sulla base della teoria che l’idrogeno puro compresso in forma solida sarebbe a sua volta un superconduttore. Tali pressioni estreme sono impraticabili per la maggior parte delle applicazioni, quindi i ricercatori sono interessati a modi di simulare l’effetto con pressioni interne che derivano da forze all’interno del cristallo stesso. È una strategia interessante, dice, anche se, ovviamente, non è affatto chiaro se ciò stia accadendo qui.

Il primo lotto di lanarkite di McCalip, un minerale che verrà combinato con fosfuro di rame per produrre LK-99. Courtesy of Andrew McCalip

Nel fine settimana, mentre gli ingredienti continuavano a cuocere, McCalip mi ha detto di essere salito su una “montagna russa emotiva”. Molti dei suoi seguaci lo stavano ancora sostenendo e aveva ricevuto delle bellissime lettere dai fan (caramelle di roccia “blue meth” dalla donna che forniva gli accessori per Breaking Bad), ma lo scetticismo dei fisici aveva iniziato a ridurre l’entusiasmo su internet. Su X, le persone stavano discutendo molto sulla “diamagnetismo”, sostenendo che la sostanza sembrava fluttuare non perché avesse superato una soglia di superconduttività, ma perché era già un magnete in partenza. Una discussione sul forum Reddit r/singularity lo ha messo in modo succinto: Perché LK-99 è stato appena menzionato su r/science e r/engineering? Perché LK-99 è solo hype, non scienza.

Poi è arrivato un rapporto: un laboratorio rispettato in India ha detto di aver creato LK-99. Superconduttività? Niente affatto. Altri risultati sono emersi. Sembra che ognuno stesse misurando qualcosa di diverso, forse perché stavano ciascuno creando qualcosa di diverso. Successivamente, un preprint da parte di una fisica, Sinéad Griffin, presso il Lawrence Berkeley National Lab sembrava offrire una spiegazione teorica di ciò che gli scienziati sudcoreani potrebbero aver visto. A seguire, cautela da parte di fisici computazionali come Dreyer di Stony Brook, che non era davvero una prova né da una parte né dall’altra. I mercati delle scommesse sono impazziti.

McCalip preferiva non soffermarsi, ma invece sceglieva di concentrarsi su ciò che si era prefisso di fare: creare la cosa. Stavano producendo altri lotti di lanarkite e il fosfuro di rame sarebbe arrivato presto. Sperava di provare l’effetto Meissner nel suo laboratorio entro la fine della settimana, utilizzando un enorme magnete al neodimio che il suo collega aveva casualmente nel suo garage. Dopodiché avrebbero portato il campione in un laboratorio di scienza dei materiali presso l’Università della California del Sud per test più elaborati. Superconduttore o meno, LK-99 era comunque una sostanza strana e interessante, pensava. Aveva dei dubbi. “Non penso che le rocce fluttueranno”, mi disse McCalip. Ma sapeva che il suo esperimento non sarebbe stato la fine della strada. Tale era la natura della scienza. Ci sarebbero state molte altre replicazioni a seguire la sua.