Video đầu tiên về hiện tượng LK-99 lơ lửng hoàn toàn trong không trung (ghim từ thông, flux-pinning)

 (twitter.com/andercot)
1 điểm bởi GN⁺ 2023-08-06 | 1 bình luận | Chia sẻ qua WhatsApp
  • Một video được đăng trên nền tảng chia sẻ video Trung Quốc BiliBili tuyên bố cho thấy hiện tượng lơ lửng hoàn toàn trong không trung (ghim từ thông) của mẫu LK-99 được tổng hợp với độ tinh khiết cao
  • Hiện tượng lơ lửng của vật liệu siêu dẫn chỉ xuất hiện ở siêu dẫn loại II (Type-II superconductor), nơi các đường sức từ đi xuyên qua vật liệu và bị 'giữ lại', tạo ra lực cần thiết cho trạng thái lơ lửng
  • Ghim từ thông (flux-pinning) hoàn toàn khác biệt với hiệu ứng Meissner, và không phải là vật liệu nghịch từ hay mang tính chất nghịch từ
  • Từ thông bị giữ trong các tâm ghim (pinning centers) được lượng tử hóa dưới dạng xoáy từ (magnetic vortices), và sự lượng tử hóa này là đặc trưng cốt lõi phân biệt siêu dẫn loại II
  • Đây được cho là video đầu tiên cho thấy hiện tượng lơ lửng do ghim từ thông, và nếu đúng thì là một phát hiện cực kỳ độc đáo và mang tính đột phá về đặc tính của vật liệu mới

Video về hiện tượng lơ lửng do ghim từ thông của LK-99

  • Một video được đăng trên nền tảng chia sẻ video Trung Quốc BiliBili tuyên bố cho thấy mẫu LK-99 được tổng hợp với độ tinh khiết cao
  • Đây là video đầu tiên được cho là cho thấy hiện tượng lơ lửng do ghim từ thông (flux-pinned levitation), và nếu là thật thì đây là một phát hiện rất độc đáo và đầy hứa hẹn xét về đặc tính của vật liệu mới cũng như tiềm năng nghiên cứu trong tương lai
  • Nếu là thật thì thực sự mang tính đột phá (ground-breaking)

Nguyên lý lơ lửng của vật liệu siêu dẫn

  • Hiện tượng lơ lửng của vật liệu siêu dẫn là hiện tượng đặc trưng chỉ xuất hiện ở siêu dẫn loại II (Type-II superconductor), khi các đường sức từ đi xuyên qua vật liệu sẽ bị 'giữ lại (trapped)', từ đó tạo ra lực cần thiết để lơ lửng
  • Đây là hiện tượng thường thấy trong các hình ảnh·video phổ biến trên mạng hoặc ở bài ghim trên trang cá nhân, nơi một đĩa được làm lạnh tới nhiệt độ cực thấp lơ lửng phía trên nam châm

  • Ví dụ mái tóc và kẹo cao su

    • Có thể ví như kẹo cao su bám chặt vào tóc và treo lơ lửng trong không trung — tóc tương ứng với đường sức từ, còn kẹo cao su tương ứng với siêu dẫn loại II (Type-II superconductor)
    • Giống như tóc là các sợi riêng lẻ, được 'lượng tử hóa' và 'rời rạc', từ thông bị giữ trong các tâm ghim (pinning centers) cũng được lượng tử hóa thành xoáy từ (magnetic vortices)
    • Sự lượng tử hóa của các đường từ thông bị ghim là đặc điểm cốt lõi và phân biệt của siêu dẫn loại II (tuy nhiên, nếu độ dày vật liệu nhỏ hơn độ sâu thâm nhập London thì về mặt kỹ thuật hiện tượng này cũng có thể xảy ra ở loại I)

Phân biệt giữa ghim từ thông và hiệu ứng Meissner

  • Ghim từ thông (flux-pinning) là hiện tượng chỉ riêng siêu dẫn mới có và hoàn toàn tách biệt với hiệu ứng Meissner
  • Không phải là tính chất của vật liệu nghịch từ hay hiện tượng nghịch từ (diamagnetism)
  • Còn được gọi là khóa lượng tử (quantum locking), và có kèm hình minh họa cho thấy sự khác biệt với hiệu ứng Meissner

Nghiên cứu về ghim từ thông trong khoang SRF

  • Từng đóng góp tại TRIUMFLab vào nghiên cứu ghim từ thông của khoang siêu dẫn tần số vô tuyến (SRF) bằng tinh thể Niobium dùng cho gia tốc hạt
  • Từ thông bị giữ làm tăng điện trở bề mặt dư của khoang, khiến hệ số chất lượng (Q-factor) giảm — Q-factor là thước đo hiệu suất của bộ cộng hưởng
  • Khoang SRF thường có Q-factor ở mức 10E10, và từ thông bị giữ tại các tâm ghim làm giảm điện trường gia tốc hiệu dụng tối đa dùng để gia tốc chùm hạt mang điện tới gần tốc độ ánh sáng

  • Nguyên nhân phát sinh hiện tượng ghim từ thông

    • Được cho là xảy ra khi các khuyết tật nhỏ trong tinh thể ở một số siêu dẫn loại II (volume defects, khuyết tật thể tích) cho phép từ thông xâm nhập
    • Trong khoang SRF, từ trường đi xuyên qua vật liệu như từ trường nền của Trái Đất có thể bị giữ lại bên trong khoang trong quá trình chuyển pha sang siêu dẫn
    • Có kèm đồ thị nghiên cứu cho thấy điện trở bề mặt của khoang SRF tăng theo độ mạnh của từ trường nền tại thời điểm chuyển pha siêu dẫn (trục X: từ trái → phải là nhiệt độ cao → thấp, trục Y: điện trở bề mặt tính bằng nano-ohm)

Cách diễn giải thay thế và độ ổn định của trạng thái lơ lửng

  • Cách bố trí nam châm phía dưới tạo thành từ trường lưỡng cực (dipole field) giống như nam châm thanh
  • Nếu vật liệu phía trên chỉ đơn thuần là vật liệu nghịch từ thì việc vẫn lơ lửng ổn định khi bị chạm bằng que là điều bất khả thi về mặt vật lý
  • Trong các video làm lạnh mẫu siêu dẫn truyền thống hơn, khi có nhiễu động nhẹ cũng xuất hiện cùng kiểu dao động tương tự

  • Phản biện dựa trên mở rộng Brauenbeck

    • Một cách diễn giải khác cho rằng cũng có khả năng vật liệu nghịch từ đang treo bên trong từ trường lưỡng cực của nam châm
    • Điều này có thể xảy ra nhờ mở rộng Brauenbeck, một phản biện đối với định lý Earnshaw

Ý nghĩa của siêu dẫn nhiệt độ cao

  • Mọi doanh nghiệp đều tạo ra sản phẩm từ cùng một tập hợp công nghệ nền tảng hữu hạn, và cứ vài thập kỷ, vật lý lại tạo ra một 'thứ' mới căn bản làm thay đổi điều gì là khả thi về mặt vật lý
  • Siêu dẫn nhiệt độ cao đang đến gần, và nó sẽ thay đổi mọi thứ

Bài viết liên quan

1 bình luận

 
GN⁺ 2023-08-06
Ý kiến trên Hacker News

  • Nếu đây không phải là chỉnh sửa kỹ thuật số thì khó tưởng tượng có thể làm giả bằng cách nào; còn nếu là một chất siêu dẫn nhiệt độ tới hạn cao đã biết thì nó sẽ nóng lên quá nhanh, nên khả năng đó cũng có vẻ thấp
    Vì vậy, nếu không phải là trò lừa thì tôi bắt đầu nghĩ đây có thể là thật. Các tác giả cũng không phải toàn người vô danh, và Hyun Tak Kim có khoảng 10.000 lượt trích dẫn trên Google Scholar, đồng thời cũng là tác giả bài trên Scientific Reports khiến L&K quan tâm hợp tác. Ông ấy trông như người hiểu về tính siêu dẫn, nên tôi cảm thấy khá lạc quan

    • Theo video này https://twitter.com/xmal/status/1300754522218913799, nếu đặt một tấm đồng bên dưới nam châm thì có thể tạo ra sự lơ lửng ổn định
      Trong video gốc có hai vật kim loại xếp chồng lên nhau; liệu có khả năng vật phía dưới có đồng bên trong không?
    • Nói rằng “nếu không phải chỉnh sửa kỹ thuật số thì khó làm giả” cũng có nghĩa là rốt cuộc ta vẫn dễ nghĩ ra cách làm giả
    • Có vẻ Hyun Tak Kim tham gia dự án khá muộn, và dường như chủ yếu cho ba tác giả gốc ẩn danh ngoài thế giới nói tiếng Anh mượn uy tín của mình
    • Cũng có thể chính mảnh đó là nam châm, còn bên trong khối phía dưới có chứa một chất siêu dẫn loại II làm lạnh bằng nitơ lỏng đã biết
    • Nói nghiêm túc thì, với mắt tôi nó trông như một mảnh than chì được gắn vào sợi dây vô hình
      Cách vật thể chuyển động không giống kiểu chuyển động ta kỳ vọng từ từ tính, chẳng hạn đặc biệt là ở mốc 10 giây
    1. Video này ban đầu xuất phát từ một tài khoản Douyin ẩn danh. Không có xác minh nào cho thấy nó liên quan đến một nỗ lực tái lập thực sự, dù là từ học giới truyền thống hay khoa học công dân
      Kênh này trước đó cũng từng đăng video lơ lửng một phần thường thấy ở LK-99, nhưng cũng không có bằng chứng đặc biệt nào cho thấy đó không phải là mảnh than chì nhiệt phân. Họ tuyên bố có liên quan đến một nhân vật cụ thể nhưng không có bằng chứng, và nếu là giả thì cũng chẳng mất uy tín gì
    2. Động học trong video trông khá giống ghim giữ từ thông, nhưng các artifact quanh mảnh được cho là LK-99 khi nó nảy lên rất đáng ngờ. Nó trông như được treo bằng một sợi chỉ ngang căng rồi bị xóa đi, và ở một số khoảnh khắc có vẻ phần rất gần mảnh không được che phủ đúng bằng rotoscoping. Tất nhiên cũng có thể là artifact do nén, nhưng tôi chưa từng thấy dạng như vậy; ở thời điểm chúng ta xem thì đây có thể là video đã được quay lại từ một bản quay khác, và tôi không quen với đặc tính nén của Douyin hay Bilibili
      Tôi khá hoài nghi về video cụ thể này. Với bản thân LK-99, ở thời điểm hiện tại tôi nghĩ khả năng là thật cao hơn, nhưng tôi cũng nghĩ khả năng video này không phải thật cao hơn
      Khi LK-99 được biết đến rộng hơn và các biên tập viên VFX quen với việc video thật nên trông như thế nào, rất có thể sẽ xuất hiện các video giả thuyết phục và lan truyền mạnh. Thường là một nghệ sĩ VFX làm để luyện tập, cho vài người xem mà không có ác ý, rồi sau vài lần được người khác đăng lại, nó lan tới công chúng rộng rãi mà không rõ nguồn gốc. Tất nhiên cũng có thể một kẻ lừa đảo hoặc influencer giỏi VFX trực tiếp thao túng
      Cần xem video một cách thận trọng. Những điều nên có là: camera không cố định mà di chuyển quanh mẫu; ánh sáng thay đổi trong video; bản thân mảnh vật liệu chuyển động; có cảnh lắp đặt hoặc dọn dẹp sau đó; và có các vật khác chuyển động quanh vật thể để giảm khả năng dùng dây, v.v.
    • Các suy luận đều hợp lý. Tuy nhiên, theo góc nhìn dao cạo Occam thì tôi nghĩ đây là giả. Nó quá ngắn và khung hình được căn quá chuẩn
      Quay một video dài gấp 20 lần với góc nhìn chuyển động mà không lộ sở hữu trí tuệ hay bí mật là việc nhỏ, nhưng tạo một video VFX giả dài gấp 20 lần thì khó hơn nhiều
    • Tôi đã xem ở chất lượng cao nhất, và các artifact ở đây thật sự kỳ lạ. Chúng hoàn toàn không xuất hiện quanh thiết bị, chỉ có trên hòn đá được cho là đang lơ lửng
      Chất lượng các video khác của cùng người dùng này trông khá tốt, nên tôi không mấy tin lời giải thích là do nén. Bối cảnh cũng kỳ lạ. Video khác do cùng người dùng đăng là thứ chẳng ai tin là hiệu ứng Meissner thật, chỉ là một nam châm rất nhỏ trên giấy. Có phải họ đang thử lại bằng video lần này không?
    • Tôi không hiểu vì sao khi quay một vật thể cực nhỏ mà cứ chỉ dùng ống kính góc rộng. Nếu là một phát hiện đáng kinh ngạc thì hẳn họ đã quay cận cảnh phóng to
      Quay như vậy khiến đối tượng thú vị chỉ chiếm vài pixel, nên dễ tạo bằng máy tính. Mỗi video tôi thấy đến nay đều có những lỗ hổng logic kiểu này
    • Những “artifact” nhỏ đó trông như các mảnh hạt nhỏ hơn bám vào mảnh lớn

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

    • Có liên kết video thay thế ở đây, nhưng bằng tiếng Trung nên tôi không biết có thêm thông tin về nguồn hay không: https://news.ycombinator.com/item?id=37010498
    • Hơi lạc đề, nhưng tôi tò mò vì sao để xem clip lại phải bấm “enable this playback” rồi tải lại trang. Nó làm gì vậy?

  • Một video độ phân giải cao hơn đã được đăng trên subreddit lk99: https://www.douyin.com/video/7263715495256378659

  • Có người đã liên kết cái này trên Manifold Market: https://imgur.io/a/AY1oaIO
    Với mắt tôi thì nó cũng trông hơi lạ, nhưng tôi không đủ chuyên môn để phán đoán liệu có thể giải thích bằng hiệu ứng quang học hay hiệu ứng nén hay không

    • Nó trông không giống bất kỳ artifact nén nào tôi từng thấy. Hai phát hiện đáng kinh ngạc trong một video! Nếu là thật thì quá khủng

  • Đây thực chất có đúng là bằng chứng về tính siêu dẫn ở nhiệt độ phòng không? Tất nhiên với giả định đây không phải là lừa đảo

    • Nếu giả định mọi thứ trong video đều là thật, câu hỏi còn lại chỉ là nhiệt độ thực tế của mẫu đó là bao nhiêu
      Nếu tất cả điều này được xác nhận, một kỷ nguyên mới sẽ mở ra
    • Vẫn chưa phải là chứng minh về tính siêu dẫn. Cũng cần đo điện trở theo nhiệt độ
      Hiện tại nên xem LK-99 là một vật liệu thể hiện một số đặc tính siêu dẫn ở nhiệt độ phòng
    • Với mỗi mảnh ghép của câu đố, hãy dùng từ bằng chứng chứ không phải “chứng minh”
    • Theo hiểu biết hiện tại, chỉ riêng video trước đó cho thấy sự lơ lửng bất kể hướng cũng đã đủ để cho thấy tính siêu dẫn chứ không phải tính nghịch từ
      Nếu đây không phải lừa đảo thì thật ra ngay video đầu tiên và bài báo đã có các yếu tố cần thiết, vì có đề cập đến sự lơ lửng và vùng điện trở bằng không
      Tuy nhiên cách được chấp nhận thông thường là các phòng thí nghiệm khác tái lập được và bài báo vượt qua bình duyệt. Chỉ vài video là chưa đủ
    • Đây là lừa đảo, và thật đáng buồn khi thấy những người như Sabine Hossenfelder bị lừa dễ dàng như vậy
      Video được quay trong bếp hoặc phòng khách, do một tài khoản TikTok ngẫu nhiên tạo ra, không có chứng nhận hay giải thích gì, lại gắn thẻ “mysterious”. Đã có quá nhiều đồ giả như vậy rồi mà vẫn khó hiểu vì sao có người tin thứ này

  • Về mặt lý thuyết, ghim giữ từ thông có thể xảy ra mà không có tính siêu dẫn thật sự không? Nếu tôi hiểu đúng thì LK-99 dường như đang tách rời khá nhiều tính chất mà chúng ta từng nghĩ là gắn liền với nhau

    • Có thể đó là một hiện tượng hoàn toàn mới chưa từng được quan sát, nhưng khả năng đó có vẻ khá thấp
      Nếu xem như có rất nhiều mảnh siêu dẫn rất nhỏ bị ngăn cách bởi chất dẫn điện thông thường, thì có vẻ sẽ giải thích được nhiều điều
    • Để như vậy thì cần vật lý mới. Phần lớn những điểm trông kỳ lạ có lẽ đến từ một trong các trường hợp: (1) tạp chất trong mẫu, (2) trường hợp cực đoan khi phần hoạt tính rất nhỏ nằm trong một khối lớn trơ hoặc trong vật chất có đặc tính điện từ riêng, (3) ngay từ đầu nhận định rằng đó là chất siêu dẫn đã sai

  • Bài đăng chỉ nói video đến từ BiliBili. Có ai biết nguồn gốc thật không? Tôi muốn tin, nhưng video này đáng ngờ

  • Tôi có một câu hỏi hơi đặc biệt cho các nhà vật lý linh kiện ở đây
    Trước hết vẫn cần kiểm chứng, nhưng hãy giả sử vật liệu này là chất siêu dẫn không dựa trên cặp Cooper
    Liệu vẫn có thể tạo tiếp giáp Josephson và SQUID bằng vật liệu này không?
    Nếu câu trả lời là “có”, các nhà địa vật lý dùng dòng điện từ mặt đất sẽ vui mừng lắm

    • Bạn có thể giải thích SQUID và tiếp giáp Josephson ở nhiệt độ phòng được dùng vào việc gì trong địa vật lý dòng điện từ mặt đất không?

  • Vật liệu này có an toàn khi chạm vào không?
    Tôi có cảm giác chẳng mấy chốc nó sẽ bắt đầu xuất hiện khắp nơi trên eBay và AliExpress

    • Hy vọng là an toàn. Vì đặt cạnh những viên nam châm bi nhỏ thì nó sẽ là món đồ chơi hoàn hảo cho trẻ em
    • Nó có chứa chì
    • Nếu đang trong quá trình nộp đơn xin bằng sáng chế thì bán nó có hợp pháp không? Tôi không phủ nhận rằng dù sao nó sẽ không xuất hiện, chỉ là tò mò thôi