Süper bir geleceğin inşası “süper iletken”lerden mi geçiyor?

Teknoloji dünyasında son bir yılda tüm heyecan ve odak yapay zekaya odaklanmışken geçtiğimiz hafta gündeme gelen bir haber, tüm gözlerin Güney Kore’ye çevrilmesine neden oldu. Buna göre, Güney Kore’de yayımlanan iki yeni makalede araştırmacılar, oda sıcaklığında, ortam basıncında bir “süper iletken” geliştirdiklerini iddia ediyordu.

İddiaların gerçek olması hâlinde tarihteki en büyük buluşlardan biri olabileceği ve fiziğin kutsal kâselerinden birine ulaşılmasını sağlayabileceği değerlendirilen bu gelişme, araştırmaların henüz hakem heyetinden geçmemiş olduğu gerçeğine rağmen küresel bir heyecana neden oldu. 

Önemi ve kısa tarihi ile süper iletkenler

Normal şartlar altında elektronlar, alüminyum tel gibi standart bir iletken malzemeden geçerken çarpışan arabalar gibi hareket ederek atomlardan sekerler; bu zıplamalar da direnç yaratarak elektrik akımının azalmasına neden olur. Ancak bu alüminyum tel yaklaşık -272.15 dereceye kadar soğutulursa, tuhaf bir şey olur: oyunun kuralları değişir ve elektronlar, alüminyum atomları arasında sıfır dirençle sürtünmeden kayan çiftler hâlinde bir araya gelir.

Yolculuğu süper iletkenliğin ilk kez Hollandalı fizikçi Heike Kamerlingh tarafından civada gözlemlendiği 1911 yılına kadar uzanan süper iletkenlerde kırılma noktası 1986 yılı oldu. Bu yılda J. Georg Bednorz ve K. Alex Mueller, oldukça ucuz bir malzeme olan nitrojenle kolayca elde edilebilen ilk “yüksek sıcaklık” süper iletkenleri keşfetti. Bilim dünyasında olduğu kadar halk arasında da süper iletkenlere yönelik bir heyecan başlatan bu keşif, 1987 yılında Bednorz ve Mueller’e Nobel Fizik Ödülü’nü getirdi.

Geride bıraktığımız on yıl boyunca ise araştırmacılar ilginç bir alternatifin peşine düşerek nispeten ılık sıcaklıklarda süper iletken olan hidrojen bazlı bileşikler keşfetti. Gelgelelim, bu bileşikleri elde etmek yalnızca bir milyon atmosferden daha yüksek basınçlarda sıkıştırıldıklarında mümkündü ki bu seviyede yüksek basıncı korumak, süper düşük sıcaklıkları sürdürmekten bile daha zor ve maliyetli idi.

Geçtiğimiz hafta yaşanan gelişmeler ise bu yüz yıllık çabanın nihayetinde bir sonuca varabileceğinin sinyallerini veriyor.

Buna göre, Güney Kore’den araştırmacılar; kurşun, bakır, fosfor ve oksijenden oluşan LK-99 bileşiğinin oda sıcaklığında ve ortam basıncında süper iletken olduğunu öne sürüyor. Bununla birlikte, araştırmacılar, test aşamasında LK-99’un elektrik direncinin neredeyse sıfıra ulaştığını gözlemlediklerini de sözlerine ekliyor. 

• Bilgi notu: Sıfır elektrik direnci süperiletkenliğin ayırt edici özelliklerin biridir, ancak bir maddenin gerçekten süper iletken olup olmadığını konusunda kesin kanıya varmak için Meissner etkisi gibi başka testler de gerekir.

Neden bu kadar önemli?

Bir süper iletkende elektronların herhangi bir direnç olmadan hareket edebildiği gerçeği, süper iletken tellerin hiç enerji kaybı yaşamadan elektriği iletebilecekleri, süper iletken mıknatısların trenleri havaya kaldırabileceği ve hatta füzyon reaktörlerindeki şiddetli plazmaları tutabilecekleri anlamına geliyor. En basit örnekle, yüksek hızlı trenlerin yaygınlaşmasından telefon ve bilgisayar gibi cihazların aşırı ısınmasına kadar pek çok teknolojik gelişmenin önünü açabilecek olan bu keşfin, elektrik maliyetlerinin azalmasının da önüne açacağı değerlendiriliyor.

• Biraz daha büyük düşünecek olursak, 16 çekirdekli bir ana işlemcinin güç kaybı olmadan çalıştığını hayal edin: Akım kaçağı yok, ısı şeklinde elektrik israfı yok. Bu, süper iletkenlerin neredeyse mükemmel verimde bilgi işlem demek olduğunu anlamına gelir. Aynı şey süper bilgisayarlar, kuantum hesaplama, yapay zeka teknolojisi ve manyetik rezonans görüntüleme (MRI) için de geçerli olacaktır.

Bilim dünyası ne diyor?

Öte yandan, yukarıda da bahsetmiş olduğumuz üzere, süper iletkenlerin tipik olarak -100 derecenin de altındaki düşük sıcaklıklarda ve normal atmosfer basıncının 100 bin katından daha fazla olan aşırı yüksek basınçlar gerektirmesi, süper iletkenleri birçok uygulama için pahalı ve kullanışsız olarak konumlandırıyor. 

Geçmişte birçok araştırmacı çeşitli maddelerde oda sıcaklığında süperiletkenlik tespit ettiklerini iddia etse de bu iddiaların hepsinin altı boş çıktı. Daha geçtiğimiz hafta ABD’li fizikçi Ranga Dias’ın süperiletkenlik üzerine yazmış olduğu makalesi, gerçek olmayan verileri içerdiği gerekçesiyle geri çekildi. 

İşte bu durum, bilim dünyasının Güney Kore’den gelen haberlere oldukça temkinli bir şekilde yaklaşmasına neden oluyor. Haberin gerçekliğine şüpheyle yaklaşan uzmanlar, Güney Koreli ekibin ön baskı makalelerindeki bazı ayrıntıların altını çiziyor: 

Florida Üniversitesi'nde fizikçi olan James Hamlin, LK-99'un manyetik özelliklerinin ölçümündeki bazı tuhaflıklar olduğunu belirterek "Bu özellikler benim ölçüm deneyimlerime pek benzemiyor," ifadelerini kullanıyor. Rice Üniversitesi'nden fizikçi Doug Natelson ise ön baskı makalelerinde yer alan LK-99’un manyetik özelliklerini detaylandıran veri grafiklerine dikkat çekiyor.

Her iki grafiğin de aynı veri setinden alındığını ve bu nedenle birbirinin aynısı olmaları gerektiğini belirten Natelson, buna rağmen grafiklerden birinde y ekseninin diğerinden 7 bin kat daha büyük bir ölçeğe sahip olduğunu ifade ediyor. Her ne kadar hiçbir şeyi kanıtlamasa da bu tutarsızlık, en azından redaksiyonda endişe verici bir eksiklik olduğuna işaret ediyor.

Kısacası, böylesine büyük ölçekli bir habere heyecanlanmakla birlikte temkini de elden bırakmamak gerekiyor. Bu noktada, LK-99’un gerçekten de bir “süper gelecek” inşa etmemizi sağlayacak güç olup olmadığına dair kesin bir kanıya varmak için araştırmanın bağımsız ekiplerce incelenmesini ve sonuçlarını tüm dünya ile paylaşmasını beklemekten başka bir çaremiz yok gibi gözüküyor.