Dentro da corrida DIY para replicar o LK-99
In the DIY race to replicate the LK-99
Tudo o que Andrew McCalip queria para o seu 34º aniversário era um carregamento de fósforo vermelho. Era um pedido difícil – a substância acontece de ser um ingrediente para cozinhar metanfetaminas e é controlada pela Agência de Execução da Lei de Drogas dos Estados Unidos – mas também essencial, se McCalip fosse realizar seu sonho de fazer um supercondutor de temperatura ambiente, um Santo Graal da física da matéria condensada, no laboratório de sua startup na próxima semana. Ele precisava de quatro ingredientes e, até agora, tinha acesso a três.
Seus seguidores no X (ou seja, Twitter, após a mudança de marca) ofereceram ideias: ele poderia derreter as cabeças de um monte de palitos de fósforo ou tentar comprá-lo em forma pura no Etsy, onde a DEA pode não estar olhando. Outros ofereceram conexões com fornecedores do Leste Europeu. Eles estavam profundamente envolvidos em seu esforço. Assim como McCalip, muitos tinham aprendido sobre um possível supercondutor chamado LK-99 mais cedo naquela semana através de um post no Hacker News, que linkou para um pré-impresso no Arxiv em que um trio de pesquisadores sul-coreanos havia reivindicado uma descoberta que, em suas palavras, “abre uma nova era para a humanidade”. Agora, McCalip estava entre aqueles que corriam para replicá-lo.
A supercondutividade – um conjunto de propriedades em que a resistência elétrica cai para zero – normalmente aparece apenas em condições frias ou de alta pressão. Mas os pesquisadores afirmaram que o LK-99 exibia essas qualidades em temperatura ambiente e pressão atmosférica. Entre as evidências: uma aparente queda na resistência para zero a 400 Kelvin (127 graus Celsius) e um vídeo do material levitando acima de um ímã. Os autores, liderados por Ji-Hoon Kim e Young-Wan Kwon, propuseram que isso fosse o resultado do efeito Meissner, a expulsão de um campo magnético à medida que um material atravessa o limiar da supercondutividade. Se isso fosse verdade, realmente poderia levar a uma nova era: linhas de energia sem resistência, trens levitantes práticos e dispositivos quânticos poderosos.
No X e no Reddit, grandes modelos de linguagem foram deixados de lado. A nova estrela era a física da matéria condensada. Mercados de apostas online foram criados (as chances: não particularmente boas). Anônimos com um conhecimento estranhamente sofisticado da estrutura eletrônica de bandas foram à guerra com influenciadores tecno-otimistas torcendo por um aparente ressurgimento do progresso tecnológico. Seu mantra era sedutor e talvez um pouco reducionista: um retorno a um tempo de descobertas inovadoras – a lâmpada elétrica, o Projeto Manhattan, a internet – onde o impacto da descoberta científica é tangível dentro do período de vida terrestre de um ser humano. “Estamos de volta”, como um usuário do X colocou.
Os especialistas estão céticos. Múltiplas versões do artigo do LK-99 apareceram online com dados inconsistentes – supostamente resultado de disputas entre os autores sobre a natureza precisa da reivindicação. Os pesquisadores não são bem conhecidos no campo, e sua análise carece de testes básicos normalmente usados para confirmar a supercondutividade. Reivindicações falsas também são tão comuns no campo que os físicos brincam sobre OSUs – “objetos supercondutores não identificados” – uma brincadeira com OVNIs. (Última aparição: um material de alta pressão e temperatura ambiente de um laboratório da Universidade de Rochester que tem sido alvo de acusações de plágio e dados manipulados.) Existem explicações mais prováveis para a levitação, explica Richard Greene, um físico da matéria condensada na Universidade de Maryland, incluindo propriedades magnéticas no composto em seu estado normal, não supercondutor. Os mercados de apostas provavelmente acertaram: as chances são de que a nova era ainda não chegou.
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Mas a reivindicação ainda vale a pena ser verificada, acrescenta Greene. Em sua longa carreira estudando materiais supercondutores, ele viu avanços vindos de pessoas de fora com artigos intrigantes que exploraram tipos desconhecidos de compostos. Isso inclui, na década de 1980, uma classe de materiais que exibiam supercondutividade acima do ponto de ebulição do nitrogênio líquido (-196 graus Celsius), abrindo caminho para todo tipo de aplicações, desde imagens de ressonância magnética até tokamaks para fusão nuclear. Além disso, como os físicos compreendem a mecânica apenas de certas formas de supercondutividade, um resultado aparentemente estranho ou inconsistente não pode ser imediatamente descartado. Talvez seja apenas algo que ninguém tenha visto antes.
Greene estava em um retiro de física em Aspen, Colorado, quando as notícias do LK-99 surgiram e a multidão de teóricos lá entrou em ação. “Todos estão entrando nisso com ceticismo, mas interessados”, diz Cyrus Dreyer, um colega participante que estuda física computacional de materiais na Universidade Stony Brook em Nova York. Ele está passando sua semana nas montanhas tentando calcular a estrutura eletrônica do material proposto – algo que poderia ajudar seus colegas a entender se ele se conforma às teorias existentes de supercondutividade. O que talvez seja mais intrigante, acrescenta, é que o LK-99 é relativamente simples de fazer. Ele e Greene estimam que dezenas de equipes estão trabalhando nisso.
Isso inclui não especialistas com acesso ao equipamento certo, como McCalip, que decidiu tentar no dia seguinte à leitura do preprint LK-99. Por quê? “Porque é o Santo Graal”, explica ele. “Isso é o que os sonhos são feitos”.
Enquanto os físicos profissionais trabalhavam para replicar o experimento em particular, McCalip decidiu que ele e seus colegas fariam seu trabalho em público. Ele declarou sua intenção no X: “Efeito Meissner ou busto”. O objetivo: um vídeo de levitação. Ele esperava estar entre os primeiros a ver evidências de supercondutividade em temperatura ambiente – e todos os seus seguidores também veriam. “Parecia que toda a internet estava nos aplaudindo”, diz ele.
A pressão aumentou para sua equipe de DIY quando ele configurou uma transmissão ao vivo no Twitch e, em questão de minutos, descobriu que estava entre os 10 primeiros, com 16.000 espectadores sintonizando enquanto eles configuravam seu forno. “Houve esse momento de pânico”, diz ele. Ele pensou nos cientistas sul-coreanos pouco conhecidos que fizeram uma reivindicação extraordinária que o mundo inteiro estava agora testando. “Não consigo imaginar como é estar em seus sapatos”, acrescenta. Pelo menos, se seu plano não funcionasse, ele poderia dizer que era pelos amigos e diversão ao longo do caminho.
McCalip coloca uma amostra no forno em Varda que está sendo usada para cozinhar a lanarkite.Cortesia de Andrew McCalipFazer o LK-99 não é exatamente ciência de garagem, mas é uma alquimia relativamente simples. O laboratório da Varda Space Industries em El Segundo, Califórnia, a startup de satélites onde McCalip é engenheiro, contém fornos apropriados, sistemas de vácuo e câmaras ambientais. Tudo o que McCalip precisaria eram quatro ingredientes: fósforo vermelho e cobre para sintetizar o fosfeto de cobre e sulfato de chumbo e óxido de chumbo para fazer um mineral chamado lanarkite. Esses dois materiais seriam então pulverizados, misturados, aquecidos e resfriados, produzindo algo que é semelhante a outro composto familiar – apatita de chumbo – mas no qual alguns átomos de chumbo foram trocados por cobre.
Ele conseguiu o fosfeto de cobre de um laboratório local, eliminando a necessidade de fósforo vermelho bruto, e o jogo começou. (Um fornecedor polonês com quem ele entrou em contato também deu certo, e o envio está previsto para chegar em breve; McCalip diz que os esvaziou antes que a hype acabasse com a oferta global.) Os primeiros passos envolveram esperar. Vinte e quatro horas para a lanarkite, que ainda estava no forno a 725 graus Celsius quando McCalip e eu conversamos. O laboratório externo levaria alguns dias para lhe entregar o fosfeto de cobre. Os engenheiros da Varda estavam fazendo seu trabalho normal de fabricação baseado em espaço durante o dia e principalmente verificando à noite. Enquanto isso, os espectadores da transmissão ao vivo pareciam um pouco entediados, inundando os comentários com política nacionalista e teorias sobre o drama interpessoal entre os autores do LK-99.
McCalip não estava dormindo muito entre seus dois empregos, mas estava se sentindo confiante de que eles poderiam fazer o material – ou pelo menos alguma aproximação dele. Os autores do artigo LK-99 não facilitaram a seguir sua receita, deixando de fora instruções cruciais para coisas como testar a pureza dos precursores e definir as taxas de resfriamento dos fornos. McCalip encontrou um depósito de patentes que forneceu alguns detalhes a mais, mas ele ainda tinha uma longa lista de perguntas que gostaria de apresentar aos pesquisadores sul-coreanos. Ele estava pedindo informações através do Twitter e dos investidores da Varda. (Os dois principais pesquisadores, Kim e Kwon, também não responderam ao pedido de entrevista da WIRED.)
Esses detalhes são cruciais, porque seja o que for que esteja acontecendo dentro do LK-99, é provável que seja causado por uma disposição muito particular de átomos. Os pesquisadores teorizaram que a supercondutividade é o resultado da substituição de certos átomos de chumbo por cobre, o que encolhe a rede cristalina e causa uma tensão interna. Em um alto nível, “isso certamente é uma coisa plausível”, diz Greene. Grande parte do trabalho recente do campo envolve exercer pressões extremamente altas em substâncias que contêm átomos de hidrogênio – com base na teoria de que o hidrogênio puro comprimido em forma sólida seria ele mesmo um supercondutor. Tais pressões extremas são impraticáveis para a maioria das aplicações, então os pesquisadores estão interessados em maneiras de simular o efeito com pressão interna que vem de forças dentro do próprio cristal. É uma estratégia interessante, diz ele – embora, é claro, não esteja nada claro se isso está acontecendo aqui.
A primeira série de lanarkite de McCalip, um mineral que será combinado com fosfeto de cobre para produzir LK-99. Cortesia de Andrew McCalipNo fim de semana, enquanto os ingredientes ainda estavam cozinhando, McCalip estava passando por uma “montanha-russa emocional”, ele me disse. Muitos de seus seguidores ainda o apoiavam e ele havia recebido alguns ótimos e-mails de fãs (caramelo de rocha “metanfetamina azul” da mulher que forneceu os adereços para Breaking Bad), mas o ceticismo dos físicos começou a diminuir a empolgação da internet. No X, as pessoas estavam falando muito sobre “diamagnetismo”, argumentando que a substância parecia flutuar não porque cruzou um limiar de supercondutividade, mas porque já era um ímã desde o início. Uma discussão no fórum Reddit r/singularity resumiu isso: Por que LK-99 foi mencionado apenas brevemente em r/science e r/engineering? Porque LK-99 é hype, não ciência.
Então veio um relatório: um laboratório respeitado na Índia disse ter produzido LK-99. Supercondutividade? Não. Outros resultados começaram a surgir. Parecia que todos estavam medindo algo diferente, talvez porque estivessem produzindo algo diferente. Em seguida, um artigo de um físico, Sinéad Griffin, do Lawrence Berkeley National Lab, parecia oferecer uma explicação teórica para o que os cientistas sul-coreanos poderiam ter visto. Isso foi seguido por cautela de físicos computacionais como Dreyer, de Stony Brook, que não era realmente uma evidência nem para um lado nem para o outro. Os mercados de apostas ficaram agitados.
McCalip preferiu não se deter e, em vez disso, escolheu se concentrar no que tinha se proposto a fazer: criar a coisa. Eles estavam fazendo mais lotes de lanarkite e o fosfeto de cobre estava chegando em breve. Ele esperava tentar o efeito Meissner em seu laboratório até o final da semana, usando um enorme ímã de neodímio que seu colega tinha guardado em sua garagem. Depois disso, eles levariam a amostra para um laboratório de ciência dos materiais na Universidade do Sul da Califórnia para testes mais elaborados. Supercondutor ou não, LK-99 ainda era uma substância estranha e interessante, ele pensou. Ele tinha dúvidas. “Não acho que as rochas irão flutuar”, disse McCalip. Mas ele sabia que seu experimento não seria o fim do caminho. Essa era a natureza da ciência. Haveria muitas mais replicação após a sua própria.
