Primeiro vídeo de levitação completa no ar do LK-99 (fixação de fluxo, flux pinning)

 (twitter.com/andercot)
1 pontos por GN⁺ 2023-08-06 | 1 comentários | Compartilhar no WhatsApp
  • Um vídeo publicado na plataforma chinesa de compartilhamento de vídeos BiliBili afirma mostrar a levitação completa no ar (fixação de fluxo) de uma amostra de LK-99 sintetizada com alta pureza
  • A levitação de materiais supercondutores é um fenômeno que aparece apenas em supercondutores do Tipo II, em que as linhas de campo magnético atravessam o material e ficam 'presas', fornecendo a força necessária para a levitação
  • A fixação de fluxo (flux pinning) é completamente distinta do efeito Meissner e não é uma propriedade de materiais diamagnéticos nem do diamagnetismo
  • O fluxo preso em centros de fixação (pinning centers) é quantizado na forma de vórtices magnéticos (magnetic vortices), e essa quantização é a principal característica distintiva dos supercondutores do Tipo II
  • Este é o primeiro vídeo que afirma mostrar levitação por fixação de fluxo e, se for verdadeiro, seria uma descoberta muito singular e revolucionária sobre as propriedades do novo material

Vídeo de levitação por fixação de fluxo do LK-99

  • Um vídeo publicado na plataforma chinesa de compartilhamento de vídeos BiliBili afirma mostrar uma amostra de LK-99 sintetizada com alta pureza
  • É o primeiro vídeo que afirma mostrar levitação por fixação de fluxo (flux-pinned levitation) e, se for verdadeiro, seria uma descoberta muito singular e promissora em termos das propriedades do novo material e do potencial para pesquisas futuras
  • Se for real, será verdadeiramente revolucionário (ground-breaking)

Princípio da levitação de materiais supercondutores

  • A levitação de materiais supercondutores é um fenômeno próprio que aparece apenas em supercondutores do Tipo II: quando as linhas de campo magnético atravessam o material, elas ficam 'presas' (trapped) e fornecem a força necessária para a levitação
  • É o caso das imagens e vídeos populares, frequentemente vistos online e em posts fixados de perfil, de um disco resfriado a temperaturas criogênicas flutuando sobre um ímã

  • Analogia do cabelo e do chiclete

    • Pode ser comparado a um chiclete grudando fortemente em fios de cabelo e ficando suspenso no ar — o cabelo corresponde às linhas de campo magnético, e o chiclete ao supercondutor do Tipo II
    • Assim como o cabelo é 'quantizado' e 'discreto' em fios individuais, o fluxo preso em 'centros de fixação (pinning centers)' também é quantizado como vórtices magnéticos (magnetic vortices)
    • A quantização das linhas de fluxo fixadas é o núcleo e a característica distintiva dos supercondutores do Tipo II (embora, tecnicamente, também possa ocorrer no Tipo I se a espessura do material for menor que a profundidade de penetração de London)

Distinção entre fixação de fluxo e efeito Meissner

  • A fixação de fluxo (flux-pinning) é um fenômeno exclusivo dos supercondutores e completamente separado do efeito Meissner
  • Não é uma propriedade de materiais diamagnéticos nem do diamagnetismo
  • Também é chamada de 'travamento quântico (quantum locking)', com uma figura incluída mostrando a diferença em relação ao efeito Meissner

Pesquisa sobre fixação de fluxo em cavidades SRF

  • Contribuição, no TRIUMFLab, para pesquisas sobre fixação de fluxo em cavidades SRF de radiofrequência supercondutora feitas de cristal de nióbio, usadas na aceleração de partículas
  • O fluxo preso aumenta a resistência superficial residual da cavidade e reduz o fator de qualidade (Q-factor) — o Q-factor é uma medida da eficiência do ressonador
  • Cavidades SRF normalmente têm Q-factor na faixa de 10E10, e o fluxo preso em centros de fixação reduz o campo elétrico de aceleração efetivo máximo para acelerar feixes de partículas carregadas até perto da velocidade da luz

  • Causas da ocorrência da fixação de fluxo

    • Em alguns supercondutores do Tipo II, acredita-se que pequenas falhas cristalinas (volume defects, defeitos de volume) permitam a penetração do fluxo e causem esse fenômeno
    • Em cavidades SRF, campos magnéticos que atravessam o material, como o campo magnético de fundo da Terra, podem ficar presos dentro da cavidade durante a transição para o estado supercondutor
    • Inclui um gráfico de pesquisa mostrando que, quanto mais forte o campo magnético de fundo, maior a resistência superficial da cavidade SRF durante a transição supercondutora (eixo X: da esquerda para a direita, alta temperatura → baixa temperatura; eixo Y: resistência superficial em nano-ohms)

Interpretação alternativa e estabilidade da levitação

  • A disposição dos ímãs na parte inferior forma um campo magnético dipolar (dipole field), como o de um ímã de barra
  • Se o material acima fosse apenas diamagnético, seria fisicamente impossível manter levitação estável ao ser tocado com uma haste
  • Em vídeos de amostras supercondutoras mais tradicionais sendo resfriadas, a mesma oscilação aparece com pequenas perturbações

  • Contestação pela extensão de Brauenbeck

    • Como outra interpretação, também foi sugerido que um material diamagnético poderia estar suspenso dentro do campo magnético dipolar do ímã
    • Isso seria possível por meio da extensão de Brauenbeck, uma contestação ao teorema de Earnshaw

Significado dos supercondutores de alta temperatura

  • Todas as empresas produzem seus produtos a partir do mesmo conjunto limitado de tecnologias fundamentais, e a cada algumas décadas a física cria algo fundamentalmente novo que muda o que é fisicamente possível
  • Supercondutores de alta temperatura estão chegando e vão mudar tudo

Leituras relacionadas

1 comentários

 
GN⁺ 2023-08-06
Opiniões do Hacker News

  • Se não for manipulação digital, é difícil imaginar como isso poderia ser falsificado; e, se fosse um supercondutor de alta temperatura crítica já conhecido, aqueceria rápido demais, então essa possibilidade também parece baixa
    Por isso, se não for digital, estou começando a achar que pode ser real. Os autores não são todos desconhecidos, e Hyun Tak Kim tem cerca de 10 mil citações no Google Scholar, além de ter escrito o artigo na Scientific Reports que levou a L&K a se interessar por uma colaboração. Ele parece alguém que entende de supercondutividade, então estou bastante otimista

    • Segundo este vídeo https://twitter.com/xmal/status/1300754522218913799, colocar uma placa de cobre sob um ímã permite uma levitação estável
      No vídeo original há dois objetos metálicos empilhados; será que não há a possibilidade de haver cobre na parte de baixo?
    • Dizer que “se não for manipulação digital, é difícil falsificar” também significa, no fim das contas, que é fácil imaginar uma forma de falsificar
    • Hyun Tak Kim parece ter entrado tarde no projeto, e dá a impressão de estar basicamente emprestando sua reputação aos três autores originais anônimos fora do mundo anglófono
    • Também poderia ser que o próprio pedaço seja um ímã, e que dentro do bloco de baixo haja um supercondutor tipo II resfriado com nitrogênio líquido já conhecido
    • Falando sério, aos meus olhos parece um pedaço de grafite preso a um fio invisível
      A forma como o objeto se move não é o movimento que eu esperaria de magnetismo; por exemplo, isso fica especialmente claro por volta dos 10 segundos
    1. Este vídeo veio originalmente de uma conta anônima do Douyin. Não há verificação de que esteja ligado a uma tentativa real de reprodução, seja na academia tradicional ou na ciência cidadã
      O canal já havia publicado antes um vídeo de levitação parcial, comum no LK-99, mas também não há nenhuma evidência especial de que aquilo não fosse um pedaço de grafite pirolítico. Ele afirma estar relacionado a uma pessoa específica, mas não há provas, e, se for falso, não há reputação a perder
    2. A dinâmica do vídeo parece bastante boa para aprisionamento de fluxo, mas, quando ele salta, os artefatos ao redor do pedaço supostamente de LK-99 são muito suspeitos. Parece que ele foi pendurado em um fio horizontal tensionado e depois apagado, e que, em certos momentos, o rotoscópio não cobriu direito uma parte muito próxima do pedaço. Claro, podem ser artefatos de compressão, mas nunca vi algo com esse formato, e, no ponto em que estamos vendo, é possível que seja uma gravação recapturada de outra gravação; não estou familiarizado com as características de compressão do Douyin ou do Bilibili
      Sou bastante cético em relação a este vídeo específico. Quanto ao LK-99 em si, neste momento acho que é mais provável que seja possível, mas também acho mais provável que este vídeo não seja real
      À medida que o LK-99 fica mais conhecido e editores de VFX se familiarizam com como vídeos reais deveriam parecer, é muito provável que vídeos falsos convincentes sejam feitos e viralizem. Normalmente, um artista de VFX faz algo como exercício, mostra para algumas pessoas sem má-fé, e então outras pessoas republicam algumas vezes até se espalhar para um público amplo, sem origem rastreável. Claro, um golpista ou influenciador bom em VFX também pode manipular diretamente
      É preciso ver os vídeos com um pouco de cuidado. O ideal seria que a câmera não ficasse fixa e se movesse ao redor da amostra; que a iluminação mudasse durante o vídeo; que o próprio fragmento se movesse; que aparecessem as cenas de montagem ou de desmontagem depois; que outras coisas se movessem ao redor do objeto para reduzir a possibilidade de fio, etc.
    • Todo o raciocínio é válido. Mas, pela perspectiva da navalha de Occam, eu diria que é falso. É curto demais e o enquadramento é preciso demais
      Filmar um vídeo 20 vezes mais longo com um ponto de vista em movimento, sem revelar propriedade intelectual ou segredos, é algo trivial; já criar um vídeo manipulado com VFX 20 vezes mais longo é muito mais difícil
    • Vi na melhor qualidade, e os artefatos aqui são realmente estranhos. Não aparecem em volta do equipamento, só na pedra supostamente flutuante
      A qualidade dos outros vídeos do mesmo usuário parece bastante boa, então não acredito muito na explicação de compressão. O contexto também é estranho. Outro vídeo publicado pelo mesmo usuário era algo que ninguém acreditaria ser um efeito Meissner real: era apenas um ímã bem pequeno sobre papel. Será que ele tentou de novo com este vídeo?
    • Não entendo por que diabos usam apenas uma lente grande-angular para filmar um objeto minúsculo. Se fosse uma descoberta incrível, teriam filmado de perto, com zoom
      Filmando assim, o objeto interessante ocupa só alguns pixels, o que facilita criá-lo por computador. Todos os vídeos que vi até agora tinham esse tipo de falha lógica
    • Esses pequenos “artefatos” parecem fragmentos de partículas menores grudados no pedaço maior

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

    • Há um link alternativo do vídeo aqui, mas está em chinês, então não sei se há mais informações sobre a fonte: https://news.ycombinator.com/item?id=37010498
    • Fora do assunto, mas fico curioso por que é preciso clicar em “enable this playback” e recarregar a página para ver o clipe. O que isso faz?

  • Um vídeo em resolução mais alta foi publicado no subreddit lk99: https://www.douyin.com/video/7263715495256378659

  • Alguém linkou isto no Manifold Market: https://imgur.io/a/AY1oaIO
    Aos meus olhos também parece meio estranho, mas não sou especialista o suficiente para julgar se isso pode ser explicado por efeito óptico ou compressão

    • Parece diferente de qualquer artefato de compressão que eu já tenha visto. Duas descobertas incríveis em um vídeo só! Se for verdade, é enorme

  • Isso é, na prática, uma evidência de supercondutividade em temperatura ambiente? Claro, partindo do pressuposto de que não é fraude

    • Se assumirmos que tudo no vídeo é real, a única pergunta restante é qual é a temperatura real daquela amostra
      Se tudo isso for confirmado, uma nova era começa
    • Ainda não é uma prova de supercondutividade. Também é preciso medir a resistência elétrica em função da temperatura
      Por enquanto, devemos ver o LK-99 como um material que apresenta algumas características supercondutoras em temperatura ambiente
    • Para cada peça do quebra-cabeça, vamos usar a palavra evidência, não “prova”
    • Pelo entendimento atual, o vídeo anterior mostrando levitação independentemente da orientação já era suficiente para indicar supercondutividade, e não diamagnetismo
      Se isso não for fraude, na verdade o primeiro vídeo e o artigo já tinham os elementos necessários. Porque havia levitação e menção a uma região de resistência zero
      Ainda assim, o modo geralmente aceito é outros laboratórios reproduzirem o resultado e o artigo passar por revisão por pares. Alguns vídeos não bastam
    • Isso é fraude, e é triste ver pessoas como Sabine Hossenfelder sendo enganadas tão facilmente
      É um vídeo gravado numa cozinha ou sala de estar, feito por uma conta aleatória do TikTok, sem credenciais nem explicação, com a tag “mysterious”. Já houve tantos falsos assim; é difícil entender quem acredita nisso

  • Teoricamente, fixação de fluxo poderia ocorrer sem supercondutividade real? Se entendi direito, o LK-99 parece separar várias propriedades que achávamos estarem acopladas

    • Pode ser um fenômeno completamente novo, nunca observado até agora, mas isso parece bem improvável
      Acho que muita coisa se explicaria se houvesse muitos pedacinhos de supercondutor separados por um condutor comum
    • Para isso seria necessária física nova. A maior parte do que parece estranho provavelmente vem de um destes casos: (1) impurezas na amostra, (2) um caso extremo em que a parte ativa é muito pequena dentro de um grande bloco inativo ou de um material com propriedades eletromagnéticas próprias, (3) a conclusão inicial de que é um supercondutor está errada

  • O post só diz que o vídeo veio do BiliBili. Alguém sabe a fonte real? Quero acreditar, mas esse vídeo é suspeito

  • Tenho uma pergunta meio incomum para os físicos de dispositivos daqui
    Primeiro, claro que precisa ser verificado, mas vamos supor que esse material seja um supercondutor que não usa pares de Cooper
    Ainda seria possível fazer junções Josephson e SQUIDs com esse material?
    Se a resposta for “sim”, os geofísicos de magnetotelúrica vão ficar extremamente felizes

    • Você pode explicar para que SQUIDs e junções Josephson em temperatura ambiente serviriam na geofísica magnetotelúrica?

  • Esse material é seguro de tocar?
    Tenho a sensação de que logo vai começar a aparecer em tudo quanto é canto no eBay e no AliExpress

    • Tomara que seja seguro. Seria um brinquedo perfeito para crianças pequenas, ao lado de ímãs de bolinha
    • Contém chumbo
    • Se há um pedido de patente em andamento, seria legal vender isso? Não estou negando que, de qualquer forma, ele não vai aparecer; só fiquei curioso