LK-99: Miksi huoneenlämmössä suprajohtava materiaali olisi niin iso juttu?
Viimeiset pari viikkoa tieteen saralla on ollut vain yksi ja ainoa kiinnostuksen kohde: LK-99. LK-99 on eteläkorealaisen tutkimusryhmän löytämä materiaaliseos, joka väitetysti on suprajohtava huoneenlämmössä ja tavallisessa ilmanpaineessa.
Huoneenlämmössä suprajohtavaa materiaalia on metsästetty yli sadan vuoden ajan, aina siitä lähtien kun hollantilainen fyysikko löysi suprajohtavuuden ilmiön vuonna 1911. Suprajohtavia materiaaleja tunnetaan useita, mutta niiden kaikkien ongelmana on se, että ne vaativat joko äärimmäistä kylmyyttä tai hurjaa painetta muuttuakseen suprajohtaviksi.
Suprajohtavuuden löytämisen jälkeen useat tutkijat ovat vuosikymmenten ajan väittäneet löytäneensä materiaaliyhdisteen, joka olisi suprajohtava myös huoneenlämmössä ja tavallisessa yhden ilmakehän paineessa. Kaikki löydökset on todistettu vääriksi - ja huoneenlämmössä suprajohtavuus onkin muodustunut kivikoksi, johon moni rohkeita väitteitä tehnyt tiedemies on tuhonnut uransa.
Historian painolastin vuoksi tiedeyhteisö suhtautuu hyvinkin epäillen LK-99:n väitettyihin ominaisuuksiin. Mutta tiede on nimenomaan tiedettä siksi, että tiede testaa omia hypoteesejaan. Eli parhaillaan LK-99:n toimivuutta testataan useissa laboratorioissa ja simulaatioissa ympäri maailmaa, pyrkien todistamaan se joko huuhaaksi - tai vahvistetuksi (josta seuraisi seuraava sarja vielä tiukempia testejä - kuten tieteessä on tapana).
Mutta riippumatta siitä, todistetaanko LK-99 toimivaksi vai ei, moni saattaa ihmetellä sitä, miksi asiasta ylipäätään kohkataan niin paljon. Miskikö..?
Huoneenlämmössä suprajohtavasta materiaalista intoillaan siksi, että se mullistaisi maailman.
Suprajohtavuudella tarkoitetaan ainetta, jonka resistiivisyys katoaa, kun sen lämpötila laskee tietyn pisteen alle. Ja unelmana on nimenomaan löytää aine, jonka "tietty piste" olisi suurinpiirtein huoneenlämpöä vastaava, eli aine olisi suprajohtava myös ilman viilennystä.
Resistiivisyys tarkoittaa siis sitä, että kun materiaalia pitkin kuljetetaan sähköä, materiaali "vastustaa" (engl resists) sähkön liikettä materiaalissa ja tuon vuoksi osa materiaalissa siirtyvästä sähköenergiasta menee hukkaan - tyypillisesti muuttumalla hukkalämmöksi (ks. resistanssi).
Tyypillisin esimerkki tästä ovat sähkölinjat, joilla sähköä siirretään voimalaitoksista pitkiä matkoja kohti käyttöpistettä. Suomessa pelkästään kantaverkon sähkölinjojen resistanssin vuoksi menetetään noin 1,5 prosenttia sähköstä. Yksittäisten sähkölaitosten alueella hävikki on tätä merkittävästi suurempi ja maailman mittakaavassa arvioidaan sähkön siirrossa häviävän jopa 20 prosenttia kaikesta tuotetusta sähköstä.
Suprajohtavuuden edut
Helpoimmin hahmotettava etu on siis se, että mikäli löydettäisiin suprajohtava materiaali, joka ei vaadi jäähdytystä, voitaisiin sillä korvata sähkön siirtoverkon kuparikaapelit - ja sähkön häviö siirrossa loppuisi kokonaan. Eli saisimme käyttöömme globaalilla tasolla jopa 20% lisää energiaa, ilman yhdenkään uuden voimalaitoksen rakentamista. Pienenä lisäknoppina mainittakoon, että sähkö ei suprajohtavassa materiaalissa myöskään katoa koskaan, niin kauan kuin materiaali säilyy suprajohtavassa tilassa.
Pienempään mittakaavaan siirrettynä samat hyödyt näkyisivät kaikessa käyttämässämme elektroniikassa: sähkö ei muuttuisi enää tarpeettomasti johdoissa ja liittimissä hukkalämmöksi, joten kaikkien sähköä käyttävien laitteiden energiatehokkuus kasvaisi räjähtämällä - eli sähköä myös kuluisi valtavan paljon vähemmän, mikäli kuparille ja muille nykyisin käytössä oleville materiaaleille löydettäisiin helposti käytettävä suprajohtava korvaaja.
Kolmas käyttökohde olisivat magneetit. Suprajohtavista materiaaleista rakennetut käämit mahdollistavat valtavien sähkömagneettien rakentamisen ja juuri siihen niitä käytetäänkin, tänäkin päivänä.
Tunnetuimmat suprajohtavista materiaaleista tehdyt magneetit ovat sairaaloiden magneettikuvauslaitteet. Niissä olevat sähkömagneetit käyttävät nykyisin tunnettuja suprajohtavia materiaaleja - eli magneettia joudutaan jäähdyttämään valtavasti, tyypillisesti nestemäistä heliumia käyttäen. Mikäli huoneenlämmössä suprajohtava materiaali todella löydettäisiin, tulisi magneettikuvauslaitteiden valmistamisesta ja käyttämisestä merkittävästi halvempaa, kun jäähdytystä ei vaadittaisi enää lainkaan.
Toinen käyttökohde, missä valtavan tehokkaita sähkömagneetteja vaaditaan nykyisin, ovat ns. maglev-junat eli ilmassa leijuvat junat. Maglev-junia käytetään nykyisin Kiinassa ja Japanissa ja moderneimmat niistä toimivat siten, että niiden leijumisen mahdollistavat magneetit luodaan suprajohtavista materiaaleista tehdyillä sähkömagneeteilla. Eli niiden magneetit pitää jäähdyttää - yleensä nestemäisellä heliumilla. Jälleen kerran: huoneenlämmössä suprajohtava materiaali romauttaisi tällaisten junien rakentamisen ja ylläpidon kulut.
Vielä villimpiä visioita on heitetty myös sen suhteen, mitä kaikkea valtavalla sähkömagneetilla, joka ei "tuhlaa" energiaa, voitaisiin saada aikaiseksi: mm. kokeelliset fuusioreaktorit käyttävät suprajohtavista materiaaleista valmistettuja valtavia sähkömagneetteja. Valtavassa kuumuudessa olevaa plasmaa "leijutetaan" fuusioreaktoreissa sähkömagneeteilla - ja suprajohtavuuden ylläpitämiseksi joudutaan magneetteja jäähdyttämään reippaalla kädellä. Kun jäähdytys ei olisi enää ongelma, voisimme kenties hypätä ihmiskuntana nykyisestä fissioreaktorien aikakaudesta fuusioreaktorien aikakauteen.
Lähteitä:
1 KOMMENTTI
Michelola1/1
...paitsi jos aineen hinta on miljardin per gramma niin voidaan unohtaa tämä kaikki
TÄMÄN UUTISEN KOMMENTOINTI ON PÄÄTTYNYT