Primer video de levitación completa de LK-99 (fijación de flujo, flux-pinning)

 (twitter.com/andercot)
1 puntos por GN⁺ 2023-08-06 | 1 comentarios | Compartir por WhatsApp
  • Un video publicado en el sitio chino para compartir videos BiliBili afirma mostrar la levitación completa (fijación de flujo) de una muestra de LK-99 sintetizada con alta pureza
  • La levitación de materiales superconductores es un fenómeno que aparece solo en superconductores de tipo II, donde las líneas de campo magnético atraviesan el material y quedan “atrapadas”, proporcionando la fuerza necesaria para la levitación
  • La fijación de flujo (flux-pinning) es completamente distinta del efecto Meissner y no es una propiedad de los materiales diamagnéticos ni del diamagnetismo
  • El flujo atrapado en “centros de fijación” (pinning centers) se cuantiza en forma de vórtices magnéticos (magnetic vortices), y esa cuantización es una característica distintiva clave de los superconductores de tipo II
  • Es el primer video que afirma mostrar levitación por fijación de flujo; si es real, sería un descubrimiento muy singular y revolucionario sobre las propiedades del nuevo material

Video de levitación por fijación de flujo en LK-99

  • Un video publicado en el sitio chino para compartir videos BiliBili afirma mostrar una muestra de LK-99 sintetizada con alta pureza
  • Afirma ser el primer video que muestra levitación por fijación de flujo (flux-pinned levitation) y, de ser cierto, sería un descubrimiento muy singular y prometedor en términos de las propiedades del nuevo material y su potencial para futuras investigaciones
  • Si fuera real, sería verdaderamente revolucionario (ground-breaking)

Principio de levitación de los materiales superconductores

  • La levitación de materiales superconductores es un fenómeno propio que aparece solo en superconductores de tipo II, donde las líneas de campo magnético, al atravesar el material, quedan “atrapadas” (trapped) y proporcionan la fuerza necesaria para la levitación
  • Corresponde a las populares imágenes y videos que suelen verse en línea y en publicaciones fijadas de perfiles, con un disco enfriado a temperaturas criogénicas flotando sobre un imán

  • Analogía del cabello y el chicle

    • Se compara con un chicle que se pega con fuerza al cabello y queda suspendido en el aire: el cabello corresponde a las líneas de campo magnético, y el chicle al superconductor de tipo II
    • Así como el cabello está “cuantizado” y es “discreto” en hebras individuales, el flujo atrapado en “centros de fijación” (pinning centers) también se cuantiza como vórtices magnéticos (magnetic vortices)
    • La cuantización de las líneas de flujo fijadas es una característica clave y distintiva de los superconductores de tipo II (aunque, si el grosor del material es menor que la profundidad de penetración de London, técnicamente también puede ocurrir en los de tipo I)

Diferencia entre la fijación de flujo y el efecto Meissner

  • La fijación de flujo (flux-pinning) es un fenómeno propio de los superconductores y completamente independiente del efecto Meissner
  • No es una propiedad de los materiales diamagnéticos ni del diamagnetismo (diamagnetism)
  • También se conoce como “bloqueo cuántico” (quantum locking) e incluye una figura que muestra la diferencia con el efecto Meissner

Investigación sobre fijación de flujo en cavidades SRF

  • Contribuciones en TRIUMFLab a la investigación sobre fijación de flujo en cavidades superconductoras de radiofrecuencia (SRF) de cristal de niobio usadas en aceleración de partículas
  • El flujo atrapado aumenta la resistencia superficial residual de la cavidad y reduce el factor de calidad (Q-factor); el Q-factor es una medida de la eficiencia de un resonador
  • Las cavidades SRF suelen tener un Q-factor del orden de 10E10, y el flujo atrapado en centros de fijación reduce el campo eléctrico acelerador máximo efectivo que acelera racimos de partículas cargadas hasta cerca de la velocidad de la luz

  • Causas de la fijación de flujo

    • Se presume que en algunos superconductores de tipo II se produce porque pequeños defectos en el cristal (volume defects, defectos de volumen) permiten la penetración del flujo
    • En las cavidades SRF, campos magnéticos que atraviesan el material, como el campo magnético de fondo de la Tierra, pueden quedar atrapados dentro de la cavidad durante la transición superconductora
    • Se incluye un gráfico de investigación que muestra que, cuanto más fuerte es el campo magnético de fondo, mayor es la resistencia superficial de la cavidad SRF durante la transición superconductora (eje X: de izquierda a derecha, de alta a baja temperatura; eje Y: resistencia superficial en nanoohmios)

Interpretaciones alternativas y estabilidad de la levitación

  • La disposición de los imanes inferiores forma un campo magnético dipolar (dipole field) similar al de un imán de barra
  • Si el material superior fuera simplemente diamagnético, sería físicamente imposible que levitara de forma estable al tocarlo con una varilla
  • En videos donde se enfrían muestras superconductoras más tradicionales, también aparece el mismo bamboleo ante una pequeña perturbación

  • Refutación mediante la extensión de Brauenbeck

    • Como otra interpretación, también se plantea la posibilidad de que un material diamagnético esté suspendido dentro del campo magnético dipolar del imán
    • Esto es posible mediante la extensión de Brauenbeck, una refutación del teorema de Earnshaw

Significado de los superconductores de alta temperatura

  • Todas las empresas crean productos a partir del mismo conjunto limitado de tecnologías básicas, y cada varias décadas la física produce algo fundamentalmente nuevo que cambia lo que es físicamente posible
  • Los superconductores de alta temperatura se acercan y lo cambiarán todo

Lecturas relacionadas

1 comentarios

 
GN⁺ 2023-08-06
Opiniones de Hacker News

  • Si no es manipulación digital, me cuesta imaginar cómo podrían falsificar esto, y si fuera un superconductor de alta temperatura crítica conocido, se calentaría demasiado rápido, así que esa posibilidad también parece baja.
    Por eso, si no es electrónico, empiezo a pensar que esto podría ser real. Los autores tampoco son todos desconocidos; Hyun Tak Kim tiene unas 10 mil citas según Google Scholar y también escribió el artículo en Scientific Reports que hizo que L&K se interesara en colaborar. Parece alguien que entiende la superconductividad, así que me siento bastante optimista.

    • Según este video https://twitter.com/xmal/status/1300754522218913799, si pones una placa de cobre debajo del imán, se puede lograr una levitación estable.
      En el video original hay dos objetos metálicos apilados; ¿no podría haber cobre en la parte de abajo?
    • Decir “si no es manipulación digital, es difícil de falsificar” también significa, al final, que es fácil imaginar una forma de falsificarlo.
    • Hyun Tak Kim parece haberse sumado tarde al proyecto, y da la impresión de que principalmente les prestó su reputación a tres autores originales anónimos fuera del mundo angloparlante.
    • También podría ser que el fragmento en sí sea un imán y que dentro del bloque de abajo haya un superconductor tipo II enfriado con nitrógeno líquido, algo ya conocido.
    • Hablando en serio, a mis ojos parece un pedazo de grafito pegado a un hilo invisible.
      La forma en que se mueve el objeto no se parece a lo que uno esperaría del magnetismo; por ejemplo, especialmente alrededor del segundo 10.
    1. Este video salió originalmente de una cuenta anónima de Douyin. No hay verificación de que esté conectado con un intento real de reproducción, ya sea de la academia tradicional o de ciencia ciudadana.
      El canal ya había subido antes videos de levitación parcial, algo común con LK-99, pero tampoco hay pruebas especiales de que eso no fuera un trozo de grafito pirolítico. Afirman estar relacionados con cierta persona, pero no hay evidencia, y aunque fuera falso no tienen reputación que perder.
    2. La dinámica del video se ve bastante bien como anclaje de flujo, pero cuando salta, los artefactos alrededor del supuesto fragmento de LK-99 son muy sospechosos. Parece como si lo hubieran colgado de un hilo horizontal tenso y luego lo hubieran borrado, y en ciertos momentos no hubieran logrado cubrir bien con rotoscopia una parte muy cercana al fragmento. Claro que podrían ser artefactos de compresión, pero nunca he visto algo con esa forma, y para cuando lo vemos quizá sea una captura de una recaptura; además, no estoy familiarizado con las características de compresión de Douyin o Bilibili.
      Soy bastante escéptico con este video en particular. En este momento creo que LK-99 en sí tiene más probabilidades de ser real, pero también creo que es más probable que este video no sea auténtico.
      A medida que LK-99 gane notoriedad y los editores de VFX se familiaricen con cómo debería verse un video real, es muy probable que se creen falsificaciones convincentes que se vuelvan virales. Por lo general, un artista de VFX lo hace como práctica y se lo muestra sin mala intención a algunas personas, y luego otros lo republican varias veces hasta que llega a un público amplio sin un origen claro. Por supuesto, también podría manipularlo directamente un estafador o influencer con buen manejo de VFX.
      Hay que mirar los videos con algo de cautela. Lo ideal sería que la cámara no esté fija y se mueva alrededor de la muestra, que la iluminación cambie durante el video, que el fragmento en sí se mueva, que se vea la instalación o el desmontaje posterior, que se muevan otras cosas alrededor del objeto para reducir la posibilidad de hilos, etc.
    • Todo el razonamiento es válido. Pero desde el punto de vista de la navaja de Occam, diría que es falso. Es demasiado corto y el encuadre es demasiado preciso.
      Grabar un video 20 veces más largo desde un punto de vista en movimiento sin revelar propiedad intelectual ni secretos es trivial, pero hacer un video manipulado con VFX 20 veces más largo es mucho más difícil.
    • Lo vi en la máxima calidad y los artefactos aquí son realmente extraños. No aparecen en absoluto alrededor del equipo, solo en la piedra que supuestamente está flotando.
      La calidad de otros videos del mismo usuario parece bastante buena, así que no me convence mucho la explicación de la compresión. El contexto también es raro. Otro video subido por el mismo usuario era algo que nadie creería que fuera un efecto Meissner real; era apenas un imán diminuto sobre papel. ¿Será que con este video lo intentó de nuevo?
    • No entiendo por qué demonios usan solo una lente gran angular para grabar un objeto diminuto. Si fuera un descubrimiento asombroso, lo habrían grabado de cerca y con zoom.
      Al grabarlo así, el objeto interesante ocupa apenas unos pocos píxeles, por lo que es fácil generarlo por computadora. Todos los videos que he visto hasta ahora tenían fallas lógicas de este tipo.
    • Esos pequeños “artefactos” parecen fragmentos de partículas más pequeñas adheridas al fragmento grande.

  • Nitter: https://nitter.net/Andercot/status/1687740396691185664

    • Hay un enlace alternativo al video aquí, pero está en chino, así que no sé si contiene información adicional sobre la fuente: https://news.ycombinator.com/item?id=37010498
    • Fuera de tema, pero me pregunto por qué para ver el clip hay que hacer clic en “enable this playback” y actualizar la página. ¿Qué hace eso?

  • En el subreddit de lk99 subieron un video con mayor resolución: https://www.douyin.com/video/7263715495256378659

  • Alguien enlazó esto en Manifold Market: https://imgur.io/a/AY1oaIO
    A mí también me parece un poco raro, pero no soy lo bastante experto como para determinar si puede explicarse como un efecto óptico o de compresión.

    • No se parece a ningún artefacto de compresión que haya visto. ¡Dos descubrimientos sorprendentes en un solo video! Si es cierto, es enorme.

  • ¿Esto en la práctica cuenta como evidencia de superconductividad a temperatura ambiente? Claro, suponiendo que no sea un fraude

    • Si asumimos que todo lo que aparece en el video es real, la única pregunta que queda es cuál es la temperatura real de esa muestra.
      Si todo esto se confirma, se abre una nueva era
    • Todavía no es una demostración de superconductividad. También hace falta medir la resistencia eléctrica en función de la temperatura.
      Por ahora, habría que considerar a LK-99 como un material que muestra algunas propiedades superconductoras a temperatura ambiente
    • Para cada pieza del rompecabezas usemos la palabra evidencia, no “demostración”
    • Según lo que entendemos actualmente, el video anterior que mostraba levitación independientemente de la orientación ya era suficiente para indicar superconductividad, no diamagnetismo.
      Si esto no es un fraude, en realidad el primer video y el paper ya tenían los elementos necesarios, porque mencionaban la levitación y una región de resistencia cero.
      Pero la forma generalmente aceptada es que otros laboratorios lo reproduzcan y que el paper pase la revisión por pares. Unos cuantos videos no bastan
    • Esto es un fraude, y da pena ver que gente como Sabine Hossenfelder caiga tan fácil.
      Es un video grabado en una cocina o sala, hecho por una cuenta aleatoria de TikTok, sin credenciales ni explicación, y con la etiqueta “mysterious”. Ya hubo tantas falsificaciones que cuesta entender quién puede creer esto

  • En teoría, ¿podría ocurrir fijación de flujo sin superconductividad real? Si entendí bien, LK-99 parece separar bastantes propiedades que pensábamos que estaban ligadas

    • Podría ser un fenómeno completamente nuevo nunca observado hasta ahora, pero eso parece bastante poco probable.
      Muchas cosas se explicarían si hubiera muchos fragmentos muy pequeños de superconductor separados por un conductor normal
    • Para eso haría falta nueva física. La mayoría de las cosas que se ven raras probablemente vendrán de uno de estos casos: (1) impurezas en la muestra, (2) un caso extremo en el que una parte activa muy pequeña está dentro de una gran masa inactiva o de un material con sus propias propiedades electromagnéticas, o (3) que la conclusión de que es un superconductor sea incorrecta desde el principio

  • La publicación solo dice que el video viene de BiliBili. ¿Alguien conoce la fuente real? Quiero creerlo, pero este video es sospechoso

  • Tengo una pregunta un poco particular para los físicos de dispositivos que haya por aquí.
    Primero habría que verificarlo, pero supongamos que este material es un superconductor que no se basa en pares de Cooper.
    ¿Se podrían fabricar uniones Josephson y SQUID con este material?
    Si la respuesta es “sí”, los geofísicos de magnetotelúrica se pondrían muy contentos

    • ¿Podrías explicar para qué se usarían los SQUID y las uniones Josephson a temperatura ambiente en geofísica magnetotelúrica?

  • ¿Es seguro tocar este material?
    Siento que pronto va a empezar a aparecer por todos lados en eBay y AliExpress

    • Ojalá fuera seguro. Sería el juguete perfecto para niños pequeños, junto con los imanes de bolitas
    • Contiene plomo
    • Si está en trámite una solicitud de patente, ¿sería legal venderlo? No digo que vaya a aparecer; solo me da curiosidad