イーサンに尋ねてください: LK ですか

現代における私たちの生活は、エレクトロニクスと電気エネルギーの技術によって支配されています。 世界中で大量の継続電力が必要とされていることから、エネルギーの生成から送電、消費に至るまで、全体的な効率向上の必要性が強調されています。 そのプロセスのすべての段階でエネルギー損失が問題になります。電流が流れるワイヤに電子を流すという行為そのものが、抵抗という電気現象によりエネルギーを失うことになるからです。 抵抗なしで電流を流すことができる物理的状況は 1 つだけです。それは、材料が超電導である場合です。 今日の超電導体は、MRI 装置から粒子加速器、磁気融合装置、その他多くの用途に至るまで、幅広い用途に使用されています。

しかし、現在、超伝導を起こすことが知られている材料は、極低温という極端な条件下でのみ存在します。 超電導研究の「聖杯」は、通常の条件下、つまり室温および周囲圧力で超電導する材料を見つけることです。 もし私たちがそれを発見し、大規模に実装できれば、エネルギー損失と浮遊熱の問題をすべて取り除くことができます。これらの問題は、すべての消費者とデバイス メーカーが現在考慮しなければならない問題です。 2023 年 7 月下旬、LK-99 として知られる新材料が、実際には長年求められていた室温超伝導体であるという主張が発表されました。 しかし、それは本当ですか？ ロブ・チャップマン・スミスやクリント・シアーズをはじめ、多くの人がこの件について私に手紙を書いてきましたが、彼らは次のように尋ねました。

「それがどのように見えるかという点で、私たちは今どこにいるのでしょうか。なぜなら、それは希望と失敗のリアルタイムのジェットコースターだったからです…[科学的に言えば、どのようにしてこれを複製するのでしょうか。複製が正しいことをどのようにして知ることができるでしょうか。それが間違っているとどうやってわかるでしょうか？」

それが真実であれば世界を変えるであろうという主張がなされるたびに、現時点でわかっていることだけでなく、何が真実で何が真実でないかを正確に判断するために何を知る必要があるのか​​を理解することが重要です。 科学に飛び込んで調べてみましょう!

超伝導体とは何ですか?

すべての物質は、電流を流そうとすると（つまり、電子を物質内で移動させようとすると）、何らかの形の抵抗を示します。 それは、すべての材料には当然、抵抗率として知られる特性があるためです。材料の抵抗率にその長さを乗算し、その断面積で割ったものが、従来、抵抗と呼ばれているものと等しくなります。 (オームの法則を学んだ人のために説明すると、V = IR、V は電圧、I は電流、R は抵抗です。) より短く太いワイヤを作成すると、抵抗は下がります。 より長く細いワイヤーを作成すると、抵抗が増加します。

しかし、ほとんどの状況において、抵抗率はそのような材料の絶対的な特性ではなく、むしろその材料の温度に依存します。 温度が高くなると、分子、原子、さらには原子内の素粒子さえもより速く動き回り、温度が高くなるほど抵抗率は大きくなります。 しかし、その逆も真であり、温度が低いと内部粒子の動きが遅くなり、粒子あたりのエネルギーが小さくなり、一般に相互作用が少なくなり、抵抗率が低下します。

ほとんどの材料の場合、これで話は終わりです。抵抗率をゼロにするには、つまり材料の他の特性に関係なく抵抗をゼロにするには、絶対ゼロ (物理的に達成不可能な状態) に達する必要があります。 しかし、一部の材料には、それ以下に冷却できるという重要なしきい値があり、そのしきい値に達すると、抵抗率と抵抗が一気にゼロに下がります。 それらの物質は超電導体であり、比抵抗と抵抗がゼロの状態が超電導状態です。

物理的な観点から見ると、超伝導体はなぜ特別なのでしょうか?

超電導体を手に入れたら何が達成でき、何を生み出すことができるのかというウサギの穴に入るよりも（その可能性のほとんどはまだ発見されていないため）、私は物理学の観点から、材料が超電導になる原因を理解する手助けをしたいと思っています。 通常の状況では、導体内であっても、電荷がその中を移動するだけでは、材料が超伝導状態に達することはできません。