Pátek 12. července 2024, svátek má Bořek
  • Premium

    Získejte všechny články
    jen za 89 Kč/měsíc

  • schránka
  • Přihlásit Můj účet

První český ryze internetový deník. Založeno 23. dubna 1996

VĚDA: Pokojový supravodič, aneb O principu tancujícího prasete

diskuse (46)
Levitace nad magnetem, charakteristická pro supravodivé materiály. Toto je podle autorů vzorek LK-99. No dobře, a co to „tancující prase“ z titulku? K tomu je potřeba se nejdřív pozastavit u samotného pojmu supravodič.

Milí čtenáři, na chvíli se odchýlím od politických témat, i když ta následující zpráva ve skutečnosti má potenciální politické rozměry – hlavně v energetice. Ale hodně z vás jsou zvídaví lidé, takže nudit se snad nebudete.

Korejský vědecký tým tvrdí, že vyrobil kovové supravodiče fungující při normální pokojové teplotě (ba ještě výše, až do 127 stupňů Celsia) a normálním tlaku. Jimi popisovaný materiál LK-99 (zdroje preprintů na Arxivu: článek 1 v PDF, článek 2 v PDF; jeden článek je dost nahrubo, druhý uhlazený) má jen dvě zjevné slabiny:

  • poměrně malý proud, který se jím dá přenášet (tzv. kritický proud, do 250 mA, což by nestačilo ani na běžnou varnou konvici v domácnosti, i když na malé přístroje ano), ale to je možná jen důsledek nedokonalé laboratorní výroby vzorků, která vedla ke značné nehomogenitě materiálu. Průmyslově by se patrně daly vyrábět lépe zkrystalizované materiály, které by toho unesly výrazně více, byť je otázka, o kolik více. Čtyřikrát, šestkrát?
  • skutečnost, že je v něm obsažena hromada olova, které je jedovaté.

Součástí článku je podrobný popis, jak příslušný materiál vyrobit, přičemž by k tomu mělo stačit běžné laboratorní vybavení a zhruba dva dny času.

To podle mého názoru silně snižuje pravděpodobnost, že by šlo o cílený podvod (a podvody se v tomto oboru bohužel vyskytují, zrovna teď se řeší případ vědce jménem Ranga Dias, který podle všeho zfalšoval data ve velmi podobném případě). Podvodné články jsou typicky poněkud mysteriózní a vynechávají důležité detaily; „korejský návod“ by naopak měl být schopen vyzkoušet kdekdo v běžné laboratoři, a to ještě navíc rychle. Brzy tedy budeme vědět, jestli mají pánové pravdu. Mají-li, je to objev hodný Nobelovy ceny.

Nicméně „asi to není podvod“ nestačí. Lze se i zcela upřímně zmýlit, a jestli se pánové nezmýlili a neobjevili něco zajímavého, ale technicky irelevantního – to je to, co se teď teprve musí ukázat.

Levitace nad magnetem, charakteristická pro supravodivé materiály. Toto je podle autorů vzorek LK-99

No dobře, a co to „tancující prase“ z titulku? K tomu je potřeba se nejdřív pozastavit u samotného pojmu supravodič.

Opráší-li člověk prazáklady fyziky ze ZŠ nebo SŠ, patrně si vzpomene na takzvaný Ohmův zákon, který dává dohromady tři základní elektrické veličiny: napětí, proud a odpor. Existuje k tomu krásný obrázek, který vysvětluje situaci lépe než tisíc slov:

Zdroj

Odpor představuje ten chlapík v červeném, který přiškrcuje vodič. Průvodním rysem odporu je skutečnost, že se ten vodič zahřívá, což je někdy žádoucí – třeba právě u těch varných konvic – ale většinou právě naopak, většinou by bylo lepší se tomu vyhnout, protože jde o „ztrátu energie do luftu“, asi jako byste chodili po světě s děravou kapsou a průběžně vám z ní vypadávaly bankovky. (Vlastně ještě hůř, protože ztracenou bankovku může využít aspoň ten, kdo ji najde, kdežto energie vyplýtvaná na odpor je ztracená. Spíš, jako by se vám ty bankovky rozpouštěly vniveč. Ha, právě jsem popsal reálné dopady inflace, ale o tom někdy jindy.)

Toto je důvod, proč se v praktické elektrikařině preferují kovy, jejichž odpor je od přírody nízký: býval to (problematický) hliník, dnes je to (méně problematická, ale dražší) měď. Ještě o něco nižší měrný odpor než měď má stříbro, ale na to, abyste po baráku tahali stříbrné dráty, byste museli být hodně „ve vatě“. A ta úspora elektřiny by proti mědi nebyla moc velká, pouhých pár procent.

(Ne, že by se stříbro v takových rolích nevyužívalo vůbec. Když se za druhé světové války pracovalo v Los Alamos na atomové bombě, půjčili si vědci z amerického ministerstva financí pěknou hromadu stříbra na vinutí potřebných magnetů. Měď byla totiž potřeba pro výrobu zbraní a munice, stříbro nikoliv. Ale v dalším asi můžeme předpokládat, že si laskavý čtenář nestaví doma centrifugu pro obohacování uranu.)

Nuže, už před více než sto lety si jeden Holanďan všiml, že pokud opravdu extrémně ochladí rtuť, její odpor najednou klesne na nulu. Prostě zmizí; chlapík v červeném jako by přeřízl a zahodil lano, a proud se tím pádem může šířit vodičem zcela bez zábran. Tomu se začalo říkat supravodivost.

Mít možnost vést proud bez odporu by bylo skvělé. Šetřila by se tak energie, která jde jinak „pánubohu do oken“. Vedení elektřiny na velké vzdálenosti by zlevnilo. V supravodivých cívkách by se dala skladovat elektrická energie téměř beze ztrát, což by řešilo jinak pekelný problém, jak si „uložit“ přebytečně vyrobenou elektřinu na jindy. Počítačové součástky by mohly fungovat efektivněji, s menším množstvím tepelných ztrát. Přístroje pro magnetickou rezonanci by se patrně daly výrazně zmenšit a zjednodušit, možná by vzrostla i jemnost (rozlišení) obrázků, které produkují. Futuristické vlaky založené na magnetické levitaci (“maglev“) by byly o hodně praktičtější a levnější než dnes. (V současné době jezdí jen jedna linka maglevu pro cestující, a to na letiště v Šanghaji; 30 kilometrů za osm minut, pěkný svistot.)

Jediný prakticky provozovaný „maglev“ světa (2004), autor Yosemite, CC BY 2.5

Nicméně až doteď si nikdo není úplně jistý tím, že supravodivost může vůbec fungovat za „normálních“ podmínek, tj. pokojová teplota a běžný atmosférický tlak. První pozorování supravodivosti bylo za teploty kapalného hélia, což je pouhých pár stupňů nad absolutní nulou. Samozřejmě, to bylo roku 1911 a od té doby se povedly lecjaké pokroky. Maximální teplota, za které supravodiče fungovaly, postupně rostla, ale ty materiály byly zároveň čím dál bizarnější. Šlo o nějakou podivnou a křehkou „keramiku“, ze které bylo extrémně obtížné udělat dráty, za vyšších teplot fungovaly jen při extrémním tlaku (článek, PDF).

Zkrátka: nebylo jasné, zda je supravodivost v normálních podmínkách vůbec možná. Byla to asi podobná otázka, jako zda se prase může naučit tančit. Pokud ano, a pokud jste schopni naučit pašíka tancovat aspoň nějakou jednoduchou polku, dost možná to časem dotáhnete až na Prasečí jezero v celé jeho chrochtavé kráse. Jednou objevené technologie mají tendenci se časem zlepšovat, leckdy i masivně. Ten skutečně zásadní krok je ten první: jestli to vůbec jde. Jestli dotyčný záměr nejde proti fundamentům přírody a nesnažíte se najít cestu skrze slepou uličku. A to je až do dnešní doby otevřená otázka.

Jedním z problémů kolem supravodivosti totiž je, že pro ni nemáme dobrý teoretický model. Existuje sice tzv. BCS model, za který jeho autoři dostali Nobelovu cenu (a to B znamená Bardeen, což je jeden z vynálezců tranzistoru a jeden z pouhých čtyř lidí na světě, kteří kdy dostali dvě Nobelovy ceny; viz také Zapomenuté příběhy 5 a jejich poslední kapitola „Páni křemíku“), jenže ten nedokáže uspokojivě vysvětlit chování supravodičů za teplot vyšších než asi -230 stupňů Celsia (brrr, to bych nechtěl zažít). V podstatě teď už dlouhá léta experimentujeme s něčím, co v praxi „nějak“ funguje, ale nevíme proč.

Nuže, jestli mají ti Korejci pravdu, dokázali naučit prase tančit polku. Zatím to není žádný balet a stačilo by to tak na vystoupení na školní besídce, kde jsou rodiče mírně ovíněni proseccem a velkoryse přehlížejí různá zaškobrtnutí svých ratolestí. Ale pokud umí prase tančit polku, Bolšoj těátr se ocitl v dosažitelné vzdálenosti. A to by se náramně hodilo. Zrovna vysoké ceny energií a obtížnost skladování či transportu elektřiny na velké vzdálenosti jsou jedním z faktorů, které celkem výrazně brzdí současnou civilizaci.

Kéž by to byla pravda. Bude to zajímavý týden čekání, komu, zda a jak se to podaří replikovat.

Hudební epilog

****************************************
ZAPOMENUTÉ PŘÍBĚHY 6
Šesté pokračování série Zapomenutých příběhů, dalších třináct kapitol na různá témata. Dozvíte se něco o padajících Kometách, válce s červy nebo o řešení životně důležité otázky „Kde probůh jsem?“. Jeden příběh za druhým je fascinujícím dílkem skládačky v obraze světa, ve kterém žijeme v blahoslavené nevědomosti. Kniha je jako vždy doprovázena rozsáhlou obrázkovou přílohou.
Zapomenuté příběhy 6 si můžete objednat na této adrese.
Všechny knihy autora lze získat ve zvýhodněném balíčku zde.

Dokument
12. 7. 2024

Kromě vojenské podpory, na kterou se vztahuje tento slib, mají spojenci v úmyslu nadále poskytovat...

Aston Ondřej Neff
12. 7. 2024

ANO – kromě trvalého vzestupu – zaznamenalo dva úspěchy v poslední době. V eurovolbách zabodovalo...

Ivo Fencl
12. 7. 2024

Francouzi připravili novou adaptaci Dumasova klasického románu o pomstě a viděl jsem ji. S...

Václav Vlk st.
12. 7. 2024

Jak by pravil nezapomenutelný major Terazky: „Herr, súdruh, tavarišč geněrál, som daký zmätený!“ Aj...

Jan Bartoň
12. 7. 2024

Prohlášení NATO k Ukrajině garantuje nezvratnost členství Ukrajiny v NATO. Současně hovoří o tom,...

Aston Ondřej Neff
10. 7. 2024

Tomio Okamura v úterý oznámil, že jeho strana bude na půdě europarlamentu ve spolku s Alternativou...

Aston Ondřej Neff
9. 7. 2024

Nepamatuji, že by někdy v minulosti byly volby v těchto zemích sledovány tak pozorně, jako letos....

Aston Ondřej Neff
11. 7. 2024

Obruč ideologického dohledu má sevřít hustě osídlené území uprostřed Čech. Jádro ideje: člověk je...

Aston Ondřej Neff
12. 7. 2024

ANO – kromě trvalého vzestupu – zaznamenalo dva úspěchy v poslední době. V eurovolbách zabodovalo...

Marian Kechlibar
11. 7. 2024

Každý tuší, že po příští epizodě srovnatelné s tou katastrofální debatou na konci června už nepůjde...

Lidovky.cz, ČTK
12. 7. 2024

Poté, co se v pátek v nigerijském městě Jos zřítila budova školy, nejméně 21 žáků zahynulo a...

kroc Tereza Krocová, ČTK
12. 7. 2024

Česko opět zasáhly bouřky, které postupovaly tradičně od západu na východ. Škody napáchaly zejména...

Lidovky.cz, ČTK
12. 7. 2024

Internetová síť X amerického miliardáře Elona Muska, někdejší Twitter, podle předběžných závěrů...

Jaroslav Veis
12. 7. 2024

Před patnácti lety se na YouTube objevila reportáž televize The Onion z letiště Franze Kafky v...

jhr Jan Hron
12. 7. 2024

V ruské autonomní republice Tatarstán nabízejí lidem odměnu sto tisíc rublů, v přepočtu 27 tisíc...

Vyhledávání

TIRÁŽ NEVIDITELNÉHO PSA

Toto je DENÍK. Do sítě jde obvykle nejpozději do 8.00 hod. aktuálního dne. Pokud zaspím, opiji se, zešílím nebo se zastřelím, patřičně na to upozorním - neboť jen v takovém případě vyjde Pes jindy, eventuálně nikdy. Šéfredaktor Ondřej Neff (nickname Aston). Příspěvky laskavě posílejte na adresu redakce.

ondrejneff@gmail.com

Rubriku Zvířetník vede Lika.

zviretnik.lika@gmail.com

HYENA

Tradiční verze Neviditelného psa. Sestává ze sekce Stručně a z článků Ondřeje Neffa - Politický cirkus a Jak život jde. Vychází od pondělka do pátku.

https://www.hyena.cz