LK-99: Southeast University टीम ने 110K से नीचे शून्य प्रतिरोध देखा

 (twitter.com/lipez400)
1 पॉइंट द्वारा GN⁺ 2023-08-03 | 1 टिप्पणियां | WhatsApp पर शेयर करें
  • LK99 सैंपल में 110K से नीचे विद्युत प्रतिरोध का व्यवहारिक रूप से 0 हो जाना देखा गया, लेकिन यह कमरे के तापमान पर superconductivity का प्रत्यक्ष प्रमाण नहीं है
  • synthesized सैंपल के X-ray diffraction (XRD) परिणाम कोरियाई शोध टीम द्वारा रिपोर्ट किए गए सैंपल से अच्छी तरह मेल खाते हैं, और कुछ खंडों में अधिक उच्च शुद्धता की पुष्टि हुई
  • 4-टर्मिनल विधि (four-probe) मापन में उच्च तापमान वाला भाग अर्धचालक जैसा व्यवहार दिखाता है, और तापमान घटने पर प्रतिरोध कम होकर 110K के आसपास लगभग 0 हो जाता है
  • कुल 6 सैंपल में से केवल 1 में ही शून्य प्रतिरोध देखा गया, बाकी अधिकांश ने अर्धचालक जैसा व्यवहार दिखाया
  • Meissner प्रभाव मापन में पूर्ण प्रतिचुंबकत्व की पुष्टि नहीं हुई, इसलिए superconducting घटक का अनुपात निम्न स्तर का माना गया; कमरे के तापमान पर superconductivity है या नहीं, इसके लिए अतिरिक्त शोध आवश्यक है
  • प्रस्तुतकर्ता: Southeast University के भौतिकी विभाग से संबद्ध Sun Yue (Sun Yuyue)

शोध का अवलोकन और मुख्य प्रस्तुति

  • LK99 पर नवीनतम शोध को संक्षेप में पेश किया गया, ताकि बाहरी रिपोर्टों और स्वयं के मीडिया में हुई अतिशयोक्तिपूर्ण या विकृत व्याख्याओं से अलग सीधे स्पष्टीकरण दिया जा सके
  • superconductivity की घटना के अस्तित्व की स्वयं पुष्टि नहीं हो सकी, लेकिन 110K से नीचे शून्य प्रतिरोध का अवलोकन करने में सफलता मिली
    • यह अवलोकन उसके अस्तित्व की संभावना का समर्थन करने वाला महत्वपूर्ण प्रमाण हो सकता है
  • संबंधित पेपर टीम अकाउंट पर लिखा और पोस्ट किया जाएगा, मूल पाठ जल्द सार्वजनिक होगा

शोध टीम की संरचना

  • Southeast University के School of Physics की superconductivity research team
  • 3 छात्र और Professor Xiao ने संयुक्त रूप से काम किया

सैंपल संश्लेषण और X-ray diffraction (XRD) विश्लेषण

  • दो पूर्ववर्ती शोधों के XRD परिणामों और नए synthesized 4 batch samples के X-ray परिणामों की तुलना
  • कोरियाई शोध टीम द्वारा रिपोर्ट किए गए उसी पदार्थ के X-ray परिणामों से बहुत अच्छी समानता
  • कुछ मदों में कोरियाई टीम के सैंपल से अधिक उच्च purity की पुष्टि

विद्युत प्रतिरोध मापन

  • 300K से low temperature तक zero impedance माप, current 1mA लगाया गया
  • सैंपल के बहुत brittle होने से नियमित आकार में processing मुश्किल थी, इसलिए irregular sample का उपयोग किया गया और 4-टर्मिनल विधि (four-probe) लागू की गई
  • उच्च तापमान पर semiconductor-जैसा behavior, तापमान घटने पर resistance कम हुआ
  • 110K पर resistance व्यवहारिक रूप से 0, resistance value लगभग 10⁻⁵~10⁻⁶ Ω, 1mA current पर voltage लगभग 10⁻⁸~10⁻⁹ स्तर
  • माप उपकरण PPMS था, और उस बिंदु पर signal rise की पुष्टि हुई
  • पहले के measurement में लगभग 250K के आसपास कारण अज्ञात resistance drop देखा गया, कारण अब भी अज्ञात

चुंबकीय क्षेत्र के तहत superconducting transition

  • magnetic field लागू होने पर superconducting transition अपेक्षाकृत स्थिर रही
  • magnetic field बढ़ने पर transition temperature में कुछ बदलाव का व्यवहार देखा गया
  • 9, 7 खंडों में फिर से लौटने जैसा व्यवहार दिखा, लेकिन विवरण स्पष्ट नहीं है, कारण अज्ञात है

सैंपल-वार पुनरुत्पादकता

  • 1 अगस्त दोपहर, superconducting transition के resistance drop जैसा व्यवहार पहली बार देखा गया, लेकिन zero-resistance sample का अनुपात बहुत छोटा था
  • नमूनों की संख्या बढ़ाकर कुल 6 samples मापे गए, जिनमें से केवल 1 में zero resistance देखा गया
  • बाकी अधिकांश samples ने semiconductor behavior दिखाया

Meissner प्रभाव मापन

  • zero-resistance sample पर Meissner effect का measurement किया गया
  • magnetic measurement में पूर्ण diamagnetism नहीं देखा गया
  • उस sample में superconducting component ratio अपेक्षाकृत कम स्तर का माना गया

निष्कर्ष और आगे की योजना

  • LK99 पदार्थ में 110K से नीचे zero resistance देखने में सफलता मिली
  • लेकिन यह room-temperature superconductivity का प्रमाण नहीं है
  • room-temperature superconductivity है या नहीं, यह अभी भी exploration और measurement stage में है और अतिरिक्त शोध की जरूरत है
  • research team आगे का शोध जारी रखेगी और बेहतर परिणाम घोषित करेगी

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1 टिप्पणियां

 
GN⁺ 2023-08-03
Hacker News की राय

  • https://nitter.net/lipez400/status/1686793608626663441

  • निजी तौर पर यह उत्साहजनक लगता है। 110K वाकई बहुत ऊँचा है, और कमर्शियल “high-temperature” superconducting tape में इस्तेमाल होने वाले YBCO से भी ज़्यादा है
    अगर यह सच है, तो यह इस बात का पहला ठीक-ठाक third-party सबूत लगता है कि मूल शोधकर्ता सिर्फ़ धोखाधड़ी नहीं कर रहे। अगर यह पूरी तरह fraud होता, तो उन्होंने सच में कोई नया high-temperature superconductor खोजा हो—भले ही room temperature वाला न हो—ऐसा संभव नहीं लगता। सबसे खराब स्थिति में भी उन्होंने एक शानदार नया superconductor खोजा है जिसकी commercial applications हो सकती हैं, और सबसे अच्छी स्थिति में इस material के variants में सचमुच room-temperature superconductor हो सकता है। दोनों ही सूरत में यह एक महत्वपूर्ण वैज्ञानिक खोज है। आश्चर्य है कि prediction markets प्रतिक्रिया नहीं दे रहे; पता नहीं source की credibility कम है या Chinese जानने वाले लोग बता पाएँगे

    • prediction markets इसलिए प्रतिक्रिया नहीं दे रहे क्योंकि यह अभी तक कुछ भी साबित नहीं करता। इस्तेमाल किए गए उपकरण से वास्तविक 0 resistance मापा नहीं जा सकता, और superconductivity बस सबसे सहज व्याख्या के रूप में संकेतित होती है; वास्तव में demonstrate नहीं की गई है
      प्रकाशित data सीमित है, इसलिए interpretation मुश्किल है, और contamination या experimental setup की समस्या जैसी कई संभावनाएँ हैं। graph में दिलचस्प material properties से सीधे room-temperature superconductor पर छलांग लगाना मुश्किल है, और यह इस टीम की अकेली confirmation भी है। ऊपर से sample ने diamagnetism नहीं दिखाया। skeptics होने की वजहें हैं: 1) convincing लगने के करीब वाले कई videos घूम रहे हैं 2) दूसरी teams के results अच्छे नहीं हैं 3) ऐसे superconductivity discoveries का इतिहास है जो आखिर में टिके नहीं और 4) original paper खुद भी संदिग्ध है
    • ज़्यादातर लोग सिर्फ़ 110K वाली headline देख रहे हैं, उसके implications नहीं। यह fraud भी नहीं है, और simple mistake भी नहीं; हो सकता है reproduction मुश्किल हो
      आज शुरुआत में videos convincing नहीं थे, इसलिए मैं काफी skeptical था, लेकिन यह result “शायद असली हो सकता है” वाली दिशा में बहुत ज़ोर से धकेलता है
    • Chinese न जानते हों तब भी original video में 01:50 और 02:32 पर जाएँ, तो मुख्य figures यानी XRD और resistance data English captions में दिखते हैं
      data plausible लगता है, लेकिन Fig.3(a) में 200K~250K के बीच resistance के अजीब तरह से गिरने वाला हिस्सा है। Fig.3(b) भी magnetic field strength के हिसाब से resistance अनियमित रूप से बदलता दिखाता है, जो थोड़ा अजीब है
    • उत्सुक हूँ कि prediction markets किस दिशा में move करने चाहिए। यह room-temperature superconductivity के समर्थन में evidence है या उसके खिलाफ, यह unclear है
    • impressive बात यह है कि इसे बनाने का तरीका कितना simple है। अब भी ऐसी low-hanging scientific discoveries बची हुई हैं जिन्हें हम नहीं खोज पाए हैं

  • मैं इस material को लेकर skeptical हूँ, इसलिए यह पहला comment कर रहा हूँ, लेकिन इस result को underestimate नहीं करना चाहिए। मूलतः यह नई high-temperature superconductor family के अस्तित्व की पुष्टि जैसा है, और 1986 के copper oxides के बाद पहली बार है
    संदर्भ के लिए, copper oxides के शुरुआती paper में critical temperature 36K मापा गया था। उसके बाद कुछ वर्षों में उसी family के दूसरे materials synthesize किए गए और growth conditions optimize की गईं, जिससे इसे 127K तक बढ़ाया जा सका। आज LK-99 में दिखा 110K एक baseline सेट करता है, और वह भी बहुत अच्छा baseline है। मुझे लगता है अब उत्साहित होना ठीक है

    • खास तौर पर यह नए superconductivity mechanism पर आधारित family जैसा दिखता है। अगर यह effect असली है, तो न सिर्फ़ LK-99 synthesis को improve करने की काफी गुंजाइश है, बल्कि उसी mechanism का इस्तेमाल करने वाले नए materials खोजने की भी गुंजाइश है जो higher temperatures पर काम करें, या बनाना आसान और सस्ता हो, या ज़्यादा current carry कर सकें
    • 250K पर jump cooling के दौरान अपने-आप ठीक हुए खराब contact जैसा लगता है। sample को फिर से wire करके remeasure करने पर यह गायब हो जाना चाहिए
      magnetic field dependence निश्चित रूप से थोड़ा अजीब है। आम तौर पर magnetic field बढ़ने पर superconductivity कमजोर होती है और critical temperature नीचे जाना चाहिए, लेकिन यहाँ ऐसा नहीं दिखता। इतने high critical temperature में superconductivity बहुत strong हो सकती है और applied magnetic field पर्याप्त मजबूत न रही हो, लेकिन बेहतर measurement में critical temperature की थोड़ी गिरावट तो दिखनी चाहिए
    • intuition से लगता है कि यहाँ की theory, current application LK-99 से ज़्यादा interesting होगी। अगर यह टिकती है, तो हजारों बेहतरीन researchers theory को iteratively improve और expand करेंगे और applications को refine करेंगे

  • यह बहुत बड़ी खबर है। इस तरह के superconductor की discovery भर भी काफी बड़ी उपलब्धि है, इसलिए fraud की संभावना कम हो गई है
    कई साल तक गलत measurement करते रहने की संभावना भी कम हो गई है। non-expert नज़रिए से लगता है कि Korean sample बस बेहतर है या अलग batch है, इसलिए सच में room temperature पर superconductivity दिखा रहा है

    • एक non-expert के तौर पर जानना चाहता हूँ कि आपको कैसे पता है कि यह बहुत बड़ी बात है

  • मैं expert नहीं हूँ, लेकिन original video और reproduction attempts को face value पर लें तो room temperature पर strong diamagnetism दिखता है। superconductors superconducting temperature पर Meissner effect की वजह से diamagnetic होते हैं
    तो इसका मतलब होगा कि LK-99 low temperature पर superconductor है, और अलग से room temperature पर भी strong diamagnetism रखता है। अगर यह superconductor नहीं है तो Meissner effect नहीं होगा। क्या यह unusual होगा?

    • सब कुछ unusual है। क्योंकि यह अभी unexplored territory है। यह मानते हुए कि सब सच निकले, लगता है कि यह कई impurities की वजह से होगा, और सभी properties तय करने लायक पर्याप्त pure sample पाने में समय लगेगा
      अजीब चीज़ higher temperature पर resistance drop है, जो measurement anomaly है या सचमुच बेहद विचित्र phenomenon
    • bismuth एक strong diamagnet है, और 0 डिग्री से बस थोड़ा ऊपर temperature पर superconducting state में जा सकता है, इसलिए यह impossible नहीं है। कई materials weak diamagnetism दिखाते हैं और किसी point पर superconductivity भी दिखाते हैं
      इसलिए यह unprecedented नहीं है, लेकिन अगर LK-99 में ऐसी properties हैं तो यह निश्चित ही बहुत research का विषय बनेगा
    • मैंने पढ़ा है कि diamagnetic material के लिए ऐसा magnetic field “pocket” बनाने के लिए कई magnets लगाने पड़ते हैं जिसमें material ठहर सके
      LK-99 के कुछ videos में यह single magnet पर react करता दिखता है, और कहा जाता है कि यह property diamagnetic materials में नहीं, superconductors में होती है
    • अब तक आए results मुझे production को speedrun करने का परिणाम लगते हैं। करीब 6 दिन और बीतने पर कई labs ने ज़्यादा विविध और बेहतर samples बनाकर काफी अच्छे experiments कर लिए होंगे
    • अगर यह superconductor नहीं है, तो इस स्तर की diamagnetism extremely exceptional है, और superdiamagnetism जैसी नई physics और नाम की ज़रूरत होगी। वह अपने-आप में भी अब भी बहुत useful होगा
      लेकिन नए physics phenomenon की संभावना लगभग गायब होने जितनी छोटी है, और इस स्तर की diamagnetism के साथ हम लगभग निश्चित रूप से room-temperature, ambient-pressure superconductivity देख रहे हैं

  • दिलचस्प। कहीं-कहीं room temperature और normal pressure पर strong diamagnetism मिल रहा है, और अब कोई कम temperature पर सचमुच 0 resistance रिपोर्ट कर रहा है
    इसे हल्की-सी positive खबर के रूप में लूंगा। अगर यह ऐसा superconductor है जिसका critical temperature सिर्फ liquid nitrogen temperature range में high है, और साथ ही room temperature पर strong diamagnetism दिखाता है, तो यह अद्भुत होगा। हालांकि यह room-temperature, ambient-pressure superconductor से भी ज्यादा अद्भुत है या नहीं, यह पक्का नहीं

    • उलझन है। आम तौर पर लगता है कि दोनों होने चाहिए या दोनों नहीं होने चाहिए, लेकिन room temperature पर conductivity और diamagnetism दिखाते हुए काफी कम temperature पर superconductivity दिखाने वाला material अजीब है
      उम्मीद तो यही होगी कि superconductivity खत्म होने पर diamagnetism भी खत्म हो जाए
    • अगर sample का केवल कुछ हिस्सा superconductor है और बाकी normal conductor या insulator है, तो superconducting islands diamagnetism दिखाते हुए भी एक-दूसरे से isolated रह सकते हैं
      तब current को resistance वाले क्षेत्रों से होकर गुजरना पड़ेगा, इसलिए कुल मिलाकर resistance महसूस होगा

  • संदर्भ के लिए, LK-99 Wikipedia page पर sources के साथ दिया गया replication attempts tracking table काफी उपयोगी है: https://en.wikipedia.org/wiki/LK-99

  • अगर यह material वास्तविक है, reproducible है और सस्ते में बनाया जा सकता है, तो इसका क्या मतलब होगा, यह field का कोई expert समझा दे तो अच्छा होगा
    comments में free energy और perpetual motion machine बस आने ही वाली हैं, ऐसी हांफती हुई excitement बहुत है, लेकिन थोड़ा खोजने पर यह power grid efficiency 10% बेहतर होने या MRI थोड़ा सस्ता होने जैसी चीज के ज्यादा करीब लगता है। वह साफ और रोमांचक application क्या है जिसके लिए सब इतने excited हैं? Fusion या tokamak confinement की समस्या? क्योंकि मौजूदा superconducting magnets को cool करने की लागत net energy production की बड़ी बाधाओं में से एक है?

    • Transmission losses सचमुच महत्वपूर्ण हैं। Sahara में solar panels लगाकर mainland Europe और Africa को unlimited free energy न दे पाने की असली वजहों में से एक यही है। ऐसा काम वास्तव में कर दिखाने की logistics problem को छोड़ भी दें, तो energy को एक जगह से दूसरी जगह ले जाने भर में काफी मात्रा खो जाती है
      room-temperature, ambient-pressure superconductor हो तो energy production site से consumption site तक लगभग perfect transmission संभव हो जाता है। Montana के दूर-दराज इलाके में wind turbines लगाकर Chicago को बिजली देने जैसी, पहले असंभव लगने वाली चीजें संभव हो जाती हैं
    • बड़ा बदलाव तब होगा जब यह material high magnetic flux density सह पाएगा। तब magnetism, magnets और electromagnets पर निर्भर लगभग हर चीज एक order of magnitude तक बेहतर हो जाएगी
      प्रति column output 10x, mass या volume के हिसाब से output 10x, या बस 10x ज्यादा powerful। सोचिए, battery energy density NiCd से lithium-ion तक 5x बढ़ी तो quadcopters, 10 कदम दूर से कागज जलाने वाली flashlights, soda can के size के portable vacuum cleaners जो shag carpet से pet hair खींच लें, और battery cars अचानक सामने आ गए। कल्पना कीजिए वही चीज फिर से हो
    • न जाने क्यों मेरे दिमाग में बार-बार cabinet drawer खोलने पर wheels की जगह maglev इस्तेमाल होने का दृश्य आता है, जिसमें वह बिल्कुल शांत और मक्खन की तरह smooth चलता है
      maglev-based bearings भी अच्छे लगेंगे
    • इसे desert की solar energy को transport करने में इस्तेमाल किया जा सकता है

  • “extraterrestrial super islands” phrase कई बार आ रहा है, सोच रहा हूं कि क्या यह Meissner effect का mistranslation है। जो भी हो, term शानदार है

    • यह room-temperature superconductivity का गलत translation है
      “super islands” शायद 超岛 से आया translation होगा, जिसकी pronunciation 超导, यानी superconductivity जैसी ही है। 室温, यानी room temperature, extraterrestrial कैसे बन गया यह नहीं पता, लेकिन लगता है speech recognition model बहुत खराब था। शायद flow 室温(shi4wen1) → shi4wai4 → 室外(outdoors)/世外(out of this world) → extraterrestrial रहा हो

  • असली video यहां है: https://www.bilibili.com/video/BV1pM4y1p7u5
    संक्षेप में, मैं physicist नहीं हूं और science information का ज्यादातर हिस्सा English में consume करता हूं, इसलिए थोड़ा गलत हो सकता हूं। material brittle है और regular shape में बनाना मुश्किल है। 230K के आसपास resistance में अजीब गिरावट है, जो measurement process या equipment artifact हो सकती है। 1 August को लगभग 0 resistance वाला sample मिला, जिससे वे बहुत excited हुए और और samples ढूंढने लगे। 6 samples test किए गए, लेकिन उनमें से केवल एक ने 110K से नीचे 0 resistance दिखाया। मूल रूप से results conclusive नहीं हैं, लेकिन promising हैं