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Aug 31, 2023

LK

Filed under: 초전도체 열풍, 설명. 선을 행하는 최선의 방법을 찾는 것. 지난 며칠 동안 저는 최대한 많은 것을 배우기 위해 필사적으로 트위터 계정을 새로 로드했습니다.

아래에 출원:

초전도체 광란이 설명되었습니다.

선을 행하는 최선의 방법을 찾는 것.

지난 며칠 동안 저는 한국의 물리학자 팀이 확인했다고 주장하는 상온 대기압 초전도체인 LK-99에 대해 가능한 한 많은 것을 알아보기 위해 미친 듯이 트위터 계정을 새로 로드했습니다.

초전도체가 무엇인지, 초전도체가 실온이나 주변 압력에 존재하는 것이 왜 중요한지 알게 된 지 일주일 정도 되었을 것입니다. 그러나 며칠 만에 나는 거의 완전한 무지에서 기술이 약속하는 가능성에 완전히 기뻐하게 되었습니다. 물론, 그것이 현실이라면 말이다.

당신도 무지에서 현기증으로 가는 이 여정을 떠날 수 있습니다. 초전도 물질을 만들고 조사하는 방법에 대한 세부 사항은 엄청나게 복잡하며, 문제의 작업은 해당 분야의 최첨단에서 활동하는 대규모 물리학자들의 팀에 의해 수행됩니다. 그러나 그것이 왜 중요한지에 대한 과학은 그에 비해 상대적으로 간단합니다.

가능하다면 상온 초전도는 놀라운 기술 혁신의 문을 열어줍니다. 전기 전송을 훨씬 더 효율적으로 만들 수 있습니다. 더 빠른 충전과 더 높은 용량의 전기 배터리가 가능합니다. 실용적인 탄소 없는 핵융합 에너지를 가능하게 합니다. 그리고 양자 컴퓨팅(가장 빠른 기존 컴퓨터에서도 너무 복잡한 문제를 해결할 수 있는 컴퓨터)을 훨씬 더 큰 규모로 실현 가능하게 만듭니다.

일반 온도에서 작동할 수 있는 널리 유용하고 제조가 쉬운 초전도체는 엄청난 혁신이 될 것입니다. 몇몇 평론가들은 이를 1947년의 트랜지스터 발명과 비교했는데, 이 기술이 없었다면 수십 년 동안의 컴퓨팅 발전은 불가능했을 것입니다. LK-99 자체가 그다지 획기적인 것은 아니지만, 그 출현은 초전도 전반에 대한 대중의 관심을 되살렸고 이 분야에서 얼마나 가치 있는 진전이 있을 수 있는지를 상기시켜 주는 유용한 역할을 합니다.

가장 기본적인 것부터 시작해 보겠습니다. 당신이 전기 기술자이거나 나보다 고등학교 물리학에 대해 더 많이 기억하고 있다면 이 부분을 건너뛰어도 됩니다. (죄송합니다, Mehrbach 씨, 이 모든 것을 잊어버렸습니다.)

전기는 다른 물질보다 일부 물질을 통해 더 쉽게 흐릅니다. 물질이 전기를 쉽게 전달하는 경우 이를 전도체라고 합니다. 그렇지 않다면 절연체입니다. 대부분의 금속은 매우 우수한 전도체이며, 특히 구리는 매우 우수하므로 전선에 자주 사용됩니다. (은이 더 좋지만 훨씬 비쌉니다.) 유리, 플라스틱, 목재는 좋은 절연체입니다. 전도도는 스펙트럼이기 때문에 "매우 좋음", "매우 좋음"과 같은 용어를 사용하고 있습니다. 구리는 전하를 완벽하게 전달하지 못합니다. 그것은 약간의 저항을 제공합니다. 이는 대부분의 재료보다 훨씬 적은 전기 손실을 의미합니다.

스펙트럼의 맨 끝에는 말 그대로 저항이 0이고 완벽한 전도성을 제공하는 초전도체가 있습니다. 그러한 물질이 존재한다는 것은 일종의 터무니없는 일입니다. 일반 도체는 냉각되면 전도성이 높아지고 가열되면 전도성이 낮아지지만 변화는 계속됩니다. 이와 대조적으로 초전도체에는 물질이 갑자기 초전도체가 되는 지점인 "전이 온도"라는 엄격한 임계값이 있습니다. 더욱이 대부분의 초전도체가 작동하는 이유에 대한 이론("BCS 이론", 그 뒤에 있는 물리학자들의 성을 딴 두문자어)은 놀라울 정도로 단순하고 우아합니다.

"이것은 응집 물질에서 가질 수 있는 가장 훌륭한 이론 중 하나입니다." 로마 사피엔자 대학의 물리학 교수이자 초전도성에 대한 선도적인 연구자인 Lilia Boeri가 나에게 말했습니다. “마법과도 같아요. 아름답게 작동합니다.”

물리학자들은 1911년부터 초전도체가 존재하고 MRI 기계와 같은 기존 기술 중 상당수가 초전도체 없이는 불가능할 것이라는 사실을 알고 있었습니다. 그러나 항상 문제가 있었습니다. 현재까지 알려진 유일한 초전도체는 극도로 차갑거나(예: 화씨 영하 447도의 초전도체) 극도로 높은 압력에서만 형성되는 물질로 만들어져야 합니다. (상당히 높음 - 매우 논란이 많은 최근 논문에서는 대기압의 10,000배, 즉 태평양 해저 압력의 약 10배에서 형성되는 물질을 제안했으며 회의론자들은 초전도체를 만들기에는 의심스러울 정도로 낮은 수치라고 생각합니다. 물질을 매우 차갑게 만들거나 엄청난 양의 압력을 가하려면 상당한 에너지가 필요하며 이는 결과적으로 초전도체에서 얻을 수 있는 이점 중 일부를 약화시킵니다.