LK-99 ist kein Supraleiter – wie Wissenschaftler das Rätsel gelöst haben

• Die Kontroverse um LK-99 als Raumtemperatur-Supraleiter läuft auf die Schlussfolgerung hinaus, dass es kein Supraleiter ist
• Die Nachforschungen der Wissenschaftler konzentrierten sich darauf, Belege zu prüfen, die die Behauptung der Supraleitfähigkeit nicht stützen
• Der Streit ging über eine einfache Widerlegung hinaus und trug dazu bei, die tatsächlichen Materialeigenschaften von LK-99 klarer zu bestimmen
• Die derzeit vorliegenden Materialien enthalten keine detaillierten Überprüfungsinformationen wie Versuchsabläufe, Messwerte oder Reproduktionsergebnisse
• Im überprüfbaren Rahmen bleiben kein Supraleiter und die Klärung der Materialeigenschaften die zentralen Schlussfolgerungen

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Fazit der LK-99-Kontroverse

• Es liegen Belege dafür vor, dass LK-99 kein Supraleiter ist
• Forschende sehen das Rätsel um LK-99 als gelöst an
• Durch die wissenschaftliche Spurensuche wurden die tatsächlichen Eigenschaften dieses Materials deutlicher

Überprüfbarer Umfang

• Das vorliegende Material enthält nur eine kurze, auf Schlussfolgerungen ausgerichtete Zusammenfassung, den Titel und einige Quellen-Metadaten
• Konkrete experimentelle Methoden, Messbedingungen, numerische Ergebnisse sowie Details zu Reproduktionsversuchen der einzelnen Forschungsteams lassen sich nicht überprüfen
• Daher beschränkt sich das, was in dieser Zusammenfassung sicher behandelt werden kann, auf die Schlussfolgerung, dass LK-99 kein Supraleiter ist, sowie darauf, dass seine tatsächlichen Materialeigenschaften geklärt wurden

[xguru]

Sieht so aus, als ob die Sache nun zu Ende geht. In vielerlei Hinsicht schade.

[GN⁺]

Meinungen auf Hacker News

• Enttäuschende Nachricht, aber es war ziemlich spannend, die Aufregung und die Replikationsversuche rund um dieses Paper zu verfolgen und mitzuerleben.
  Am interessantesten fand ich, wie alle über mögliche Ergebnisse und Anwendungen sprachen und über Verbesserungen um ganze Größenordnungen bei bestimmten Kosten oder in bestimmten Bereichen. Es hat wieder vor Augen geführt, welchen Einfluss Materialwissenschaft auf die grundlegende Wirtschaftlichkeit von Pumpen, MRTs, Stromnetzen, Chips und Ähnlichem haben kann.

  • Genau dieser Teil hat mich an diesen Diskussionen gestört. Die Vorstellung, vielleicht einen Raumtemperatur-Supraleiter gefunden zu haben, war an sich spannend, aber die Leute redeten sehr selbstbewusst über Anwendungen, ohne offenbar gut zu wissen, dass er die CPU-Leistung möglicherweise nicht revolutionieren würde, dass die Übertragung in Stromnetzen bereits ziemlich effizient ist und man aus Kostengründen absichtlich weniger effiziente Materialien verwendet, oder dass auch Energiespeicherung durch eine vermutlich recht niedrige Stromgrenze begrenzt wäre, bevor LK-99 seine Supraleitfähigkeit verliert.
    Für LK-99 hätte es sicher interessante Anwendungen gegeben, bekannte wie noch unbekannte, aber wir verstehen Supraleiter dank 100 Jahren praktischer Forschung ziemlich gut, und dieses spontane Expertentum wirkt ermüdend.
  • Ich war wirklich froh, dass die Leute so viel Interesse zeigten und sehen konnten, wie Peer Review in der Wissenschaft tatsächlich aussieht.
    In der Realität findet Überprüfung auch außerhalb von Fachzeitschriften und Konferenzen statt, auch wenn Menschen häufig fälschlich nur das als Peer Review bezeichnen. Ich hoffe, dass diese Erfahrung zu einem besseren Verständnis dafür führt, wie Wissenschaft funktioniert und warum Reproduzierbarkeit zentral ist. Tatsächlich laufen die Anreizstrukturen in der Wissenschaft größtenteils den eigentlichen Zielen der Wissenschaft zuwider.
  • Positiv gesehen: Wenn Leute sagen, man solle „der Wissenschaft vertrauen“, sollte genau Hinterfragen und Überprüfen gemeint sein.
    Dieser gesamte Prozess war sehr gesund, und solches Hinterfragen ist nicht nur in einem bestimmten Forschungsfeld wichtig und nötig, sondern bei allem, was veröffentlicht wird. Vielleicht ist das ein abwegiger Gedanke, aber ich lese oft, Forschern gingen die Ideen aus. Ich sehe nicht, was daran problematisch sein soll, über die Überprüfung und Widerlegung bereits veröffentlichter Arbeiten zu promovieren; gesellschaftlich ist das enorm wertvoll.
  • Ganz vorbei ist es noch nicht. Alle bisherigen Quellen, einschließlich Nature Magazine, stützen sich in ihren Aussagen auf Replikationsversuche auf Basis des geleakten Papers.
    Derzeit scheint ziemlich klar, dass dieses Paper unvollständig war und nicht ausreichte, um das Material nachzubilden. Das Originalsample und das vollständige Paper wurden Berichten zufolge zur Prüfung an das Korea Advanced Institute of Science and Technology geschickt; dieses Labor hat bislang nur die Materialstruktur bestätigt, aber noch nicht veröffentlicht, ob eine Replikation gelang oder welche tatsächlichen Eigenschaften das Original- bzw. die Replikationssamples haben. Bis diese Ergebnisse vorliegen, spekulieren alle, auch Nature.
  • Selbst wenn es ein Fehlschlag war, dürfte es künftig mehr Interesse, Finanzierung und Forschung im Bereich der Hochtemperatur-Supraleiter anstoßen. Das ist eine gute Sache.

• Sixty Symbols hat gestern ein Video zu diesem Thema veröffentlicht, und darin wirkte Professor Philip Moriarty nicht besonders beeindruckt von der Angelegenheit.
  Ich bin zu zynisch und skeptisch; ich dachte von Anfang an, dass etwas nicht stimmt und es vor allem viel Hype geben würde, deshalb habe ich es nicht weiter verfolgt. Bad Science and Room Temperature Superconductors - Sixty Symbols: https://www.youtube.com/watch?v=zl-AgmoZ5mo

  • Wie Philip anmerkte, traf Sabine Hossenfelders LK-99-Zusammenfassung von vor zwei Wochen in weniger als fünf Minuten die großen Schwachstellen der Sache.
    Ich wünschte, die Medien würden nicht nur übertreiben, sondern auch die skeptische Sicht zeigen, aber so etwas verkauft sich schlecht. LK99 - A new room temperature superconductor? https://youtu.be/RjzL9cS3VW8
  • Alle in diesem Thread sollten dieses Video ansehen. Dann sieht man, dass nicht „die Aufregung für alle gut war“, sondern dass solche wissenschaftlich betrügerischen Vorfälle die Glaubwürdigkeit der Wissenschaft beschädigen.
    Zu behaupten, etwas sei gut gewesen, ohne überhaupt die Ansichten der Wissenschaftler anzuhören, ist nicht nur gewagt, sondern seltsam.
  • Das ist keine schlechte Wissenschaft, sondern Wissenschaft, die so funktioniert, wie sie soll. Eine Behauptung wurde aufgestellt, und Überprüfung folgte. Wenn andere Bereiche nur ebenso gut wären.
  • Das Video war gut. Auch die Reaktionen auf HN nach dem Motto „Aber es hat doch Spaß gemacht“ nerven sehr.
    Dass die Autoren in der letzten Zeile eine neue Ära der Menschheit ausgerufen haben, ist absurd, und dass die weltweiten Nachrichten darauf hereingefallen sind, ist noch absurder.

• Insgesamt war es eine ziemlich interessante Geschichte, und es fühlte sich so an, als sei genau das die Art, wie Wissenschaft funktionieren sollte.
  Wir sind Menschen, lassen uns leicht täuschen und fallen leicht auf Dinge herein, von denen wir gern hätten, dass sie wahr sind. Die Geschichte hinter LK-99 ist sehr menschlich, bis hin zu dem Teil, dass einer der ausgeschlossenen Forscher hastig einen Preprint veröffentlichte, um sich einen Nobelpreis zu sichern. Interessant war, dass Ingenieure und Wissenschaftler in ihrer eigenen Zeit öffentlich Replikationsversuche unternahmen. Die Menschen wollten, dass es wahr ist, fanden Hoffnung in Unklarheiten, Begeisterung in Teilerfolgen und träumten von den Möglichkeiten. Dann erfuhren wir durch die sorgfältige Analyse von Fachleuten, die ihr Gebiet gut kennen, dass es nicht die Magie war, von der wir geträumt hatten, sondern Magie, die wir bereits kannten. Ein negatives Ergebnis zu etwas, von dem viele wollten, dass es wahr ist, ist der ultimative Sieg der Wissenschaft und in gewisser Weise interessanter als ein positives Ergebnis. Selbst wenn es sich so anfühlt, als liefen viele Dinge in der Welt in die falsche Richtung, wirkt das wie ein Zeichen dafür, dass wir in vielerlei Hinsicht auf dem richtigen Weg sind.

  • Nein, das war von Anfang an schlechte Wissenschaft. Ich habe experimentelle Physikforschung gemacht, und die Art, wie dieses Team seine Ergebnisse veröffentlicht hat, sowie die allgemeine Schlampigkeit sind nicht die Art, wie Wissenschaft funktionieren sollte, sondern ein hervorragender Weg, den eigenen Ruf als Wissenschaftler zu ruinieren. Die ursprünglichen Autoren haben genau das tatsächlich getan.
    Jeder Doktorand lernt zumindest, dass man nachweisen muss, dass ein beobachteter Effekt nicht durch einen anderen Mechanismus entstanden ist als den behaupteten, etwa durch Ferromagnetismus statt durch Supraleitung. Im ursprünglichen Paper fehlt dieser Teil gravierend. Dieses Paper hätte das Peer Review nicht bestanden. Das Paper [1], das einkristallines LK-99 herstellte und die Behauptungen widerlegte, ist gute Wissenschaft. Wenn man es liest, sieht man sofort den Unterschied in der Qualität des Textes, der Abbildungen, der Darstellung der Methoden, der Gesamtstruktur und der Schlussfolgerung. 1: https://arxiv.org/abs/2308.06256
  • Ich stimme nicht zu. Dieses Paper hätte überhaupt nicht veröffentlicht werden dürfen. Wissenschaft sollte nicht in den Nachrichten stattfinden, in denen Leute zu Papers vor dem Peer Review wilde Behauptungen hinausposaunen.
    Außerdem bekam dieses Paper in der öffentlichen Prüfung in Echtzeit viele negative Bewertungen. Der einzige Grund, warum diese Geschichte ein Happy End hat, ist, dass die Autoren die Herstellungsmethode angegeben haben. Aber alles andere — die radikale Behauptung, die Welt zu revolutionieren, der Titel, die schlechten Grafiken, das zweite Paper mit anderer Autorenzusammensetzung — ist kein gutes Veröffentlichungsmodell. Dass Papers zurückgezogen werden, ist nichts Neues, und die Wissenschaftsgemeinschaft ist im Allgemeinen ziemlich gut im Umgang mit Retraktionen. Wissenschaft ist schwach darin, Replikation zu fördern, aber dieser Fall war extrem und kein gutes Modell. Es sollte keine sensationelle Berichterstattung und Dutzende Labore brauchen, um ein einzelnes Paper zu replizieren, das am Peer Review gescheitert wäre.
  • Ich bin enttäuscht darüber, wie hier „Wissenschaft passiert ist“, und stimme der Ansicht, dass es so sein sollte, überhaupt nicht zu.
    Es stimmt, dass das System am Ende funktioniert hat. Aber Dinge „gut“ zu machen, dient nicht dazu, einen Schönheitswettbewerb zu gewinnen. Es ist notwendig, weil man sich wegen menschlicher Schwächen viel zu leicht selbst täuscht, wenn man schlampig arbeitet. Diesmal hat die schlampige Arbeit den Autoren internationale Bekanntheit und Aufmerksamkeit eingebracht, und das ist eine Beleidigung für alle, die Experimente ordentlich durchführen. Vielleicht haben die LK-99-Autoren langfristig nicht viel davon gehabt, aber man kann sich leicht Fälle vorstellen, in denen ein weniger attraktives Thema nicht dieselbe Überprüfung erfährt und schlampige Arbeit dennoch schnelle Erfolge in den sozialen Medien erzielt. Einfluss in sozialen Medien wirkt sich bereits auf Einstellungsentscheidungen aus und wird noch wichtiger werden. Falls es noch nicht so ist, ist es nur eine Frage der Zeit, bis Förderinstitutionen das berücksichtigen. Effekthascherische Show-Wissenschaft, die darauf ausgelegt ist, die Öffentlichkeit zu verblüffen, brauchen wir nicht. Um solche Arbeit richtig durchzuführen und zu bewerten, braucht es echtes, tiefes Studium, Talent und Zehntausende Stunden Arbeit. Die Menschen, die das tun, sollten in Ruhe arbeiten können, ohne der Menge schmeicheln zu müssen.
  • Glaubst du am Ende immer noch, dass die Wissenschaft uns retten wird? Wir leben völlig unnachhaltig und ignorieren die Wissenschaft jeden Tag.
    Wir mögen Wissenschaft nur, wenn sie uns mehr gibt, wie bei LK-99, und wenden uns sonst von ihr ab. Es gibt keinen Grund zu glauben, dass Wissenschaft uns mehr geben wird, außer dem Wunsch, dass es so wäre.

• Meine Frau würde das sehr mögen.
  Als ich ihr erklärt habe, welche Möglichkeiten es gäbe, falls das wirklich der Durchbruch wäre, als der es berichtet wurde, war ihre erste Reaktion: „Ich will nicht, dass irgendwelche Gegenstände herumschweben und gegen mich stoßen, also sollte es eine staatliche Behörde zur Regulierung schwebender Objekte geben.“

  • Als ich meiner Frau davon erzählte, antwortete sie nur, dass ein großes Land oder Big Tech es monopolisieren würde und Länder der Dritten Welt wie unseres es niemals nutzen könnten.
    Das hat schon etwas für sich, aber trotzdem muss der Mensch Grenzen verschieben.

• Das LK-99-Video von Thunderf00t war lustig, weil er einen Punkt angesprochen hat, den andere nicht erwähnt hatten. Der einfache Grund, warum man bei fast allen Anwendungen von Supraleitern keine Hochtemperatur-Supraleiter verwendet, sind die Materialeigenschaften.
  Die meisten Hochtemperatur-Supraleiter sind Keramiken, LK-99 eingeschlossen. Er nahm an, LK-99 sei ein Hochtemperatur-Supraleiter, meinte aber, er sei nicht qualifiziert, das so oder so zu beurteilen. Die im LHC verwendeten Supraleiter etwa sind das nicht und sind metallisch, sodass sie in die benötigte Form gebracht werden können. Anders als Keramiken, die von Anfang an in dieser Form hergestellt werden müssen, braucht man keinen weiteren Supraleiter, der die Stücke wie Klebstoff verbindet. Ein solches Material haben wir nicht. Allein dieser Punkt hätte LK-99 zwangsläufig in die Kategorie „cool, aber nicht besonders nützlich“ verschoben, und die wirklich interessanten Anwendungen wären größtenteils nicht für kleine Dinge, sondern für große Strukturen gewesen.

  • Auch die derzeit produzierten Hochtemperatur-Supraleiter sind Keramiken. Allerdings werden sie als dünne Schicht auf ein anderes Substrat abgeschieden, um flexibles Tape zu erhalten.
    Wenn man von „HTS-Tape der 2. Generation“ hört, ist genau das gemeint. AMSC und SuperPower produzieren es meilenweise. https://duckduckgo.com/?t=ffab&q=superconducting+tape&iax=im...
  • Sind die LHC-Magnete nicht aus Niob-Titan? Das ist kein Hochtemperatur-Supraleiter. Nach jeder Definition ist es aber tatsächlich ein Metall.
    Als Faustregel gilt: Hochtemperatur-Supraleiter sollten sich allein mit flüssigem Stickstoff kühlen lassen. Die LHC-Magnete tun das nicht; sie haben auch einen Kühlkreislauf mit flüssigem Helium. Der Begriff „metallisch“ ist in der Materialwissenschaft zudem oft nicht besonders hilfreich, weil er einen elektronischen Leiter mit einer von null verschiedenen Zustandsdichte am Fermi-Niveau bezeichnet. Nach dieser Definition sind auch manche Keramiken metallisch, und das Gegenteil ist ein Isolator oder manchmal ein Halbleiter. YBCO, vermutlich der meistgenutzte Hochtemperatur-Supraleiter, ist ein Oxid, also eine Keramik, aber ein elektronischer Supraleiter und damit metallisch. Dass es ein Oxid ist, verhindert seinen Einsatz etwa in sphärischen Tokamaks nicht. Schon anhand dieser Erklärung wirkt die Vorabrecherche der erwähnten Person zu diesem Thema daher nicht ausreichend.
  • Das derzeit in Massenproduktion hergestellte Hochtemperatur-Supraleiter-Tape basiert auf YBCO, und das ist ein kristallines Material. Vermutlich war das mit Keramik gemeint.
    Daher ergibt die Behauptung, ein Supraleiter müsse metallisch oder duktil sein, um nützlich zu sein, nicht viel Sinn.
  • Wie so oft bei Thunderf00t sieht er den Wald vor lauter Bäumen nicht. Niemand, den ich kenne, dachte, LK-99 werde sofort für ernsthafte Anwendungen eingesetzt.
    Die Spezifikationen von LK-99 waren viel zu schlecht. Wenn es Bedeutung gehabt hätte, dann als Ausgangspunkt, um den Effekt zu verstehen und nützlichere Materialien auf Basis desselben zugrunde liegenden physikalischen Prozesses zu entwickeln.
  • Thunderf00t konzentriert sich stärker auf die Gegenposition als auf eine korrekte und unvoreingenommene Erklärung. Warum der Keramik-Aspekt nicht so wichtig ist, erklären die Schwesterkommentare.

• Das nach der Methode des Papers hergestellte Material ist kein Supraleiter. Die Wahrscheinlichkeit ist extrem gering, aber es bleibt noch die Möglichkeit, dass LK-99 selbst ein Supraleiter ist.
  Das würde allerdings bedeuten, dass das Paper die Herstellungsmethode nicht ausreichend beschrieben hat, um sie korrekt reproduzieren zu können. Wenn Dritte die Proben der ursprünglichen Forscher bewerten, werden wir die Antwort kennen; meines Wissens arbeiten derzeit mindestens zwei Stellen daran.

  • Inzwischen deuten mehrere unabhängige Untersuchungslinien darauf hin, dass LK-99 kein Supraleiter ist, und sie erklären auch die ursprünglich von den Autoren vorgelegten entscheidenden Beweise.
    Es ist ähnlich wie bei einem Mordverdächtigen, einer Tatwaffe und am Tatort gefundenen Fingerabdrücken. Auch jetzt bleibt die Möglichkeit von Aliens aus dem All bestehen, aber kein vernünftiger Mensch würde sie ernsthaft in Betracht ziehen.
  • Ein deutsches Team hat reine LK-99-Kristalle hergestellt und getestet. Dem Artikel zufolge ist „LK-99 kein Supraleiter, sondern ein Isolator mit einem Widerstand von Millionen Ohm“.
    Außerdem war die Grafik im ursprünglichen Preprint einfach die Widerstandskurve von Cu2S. Die Chance auf zusätzliche Wissenschaft scheint jetzt, abgesehen von Bestätigungsarbeiten, praktisch bei null zu liegen.
  • Das läuft auf ein „Also gibt es doch eine Chance?“ hinaus. Das ist nicht falsch, und es ist hier schwierig, eine Verneinung über alle Möglichkeiten hinweg zu beweisen.
    Aber für Laien wie mich fühlt es sich so an, als sollte diese Sache nun als abgeschlossen gelten. Es gibt keinen Grund, die Hoffnung weiter in die Länge zu ziehen und Energie darauf zu verwenden, weiter dranzubleiben.

• Es war interessant zu sehen, wie die tatsächliche Peer-Review-Wissenschaft an anerkannten Laboren wie LLNL und Fermi nahezu ignoriert wurde, während die Leute LK-99 anfeuerten.
  Ich weiß nicht, wie man das einordnen soll, aber das ist der Teil dieser Aufregung, der mir am längsten in Erinnerung bleiben wird.

  • Es wirkte wie die „gute und unterhaltsame“ Gegenvariante der antiwissenschaftlichen Internet-Experten, die man während Corona gesehen hat. Nur scheinen die Leute, die diesmal vorne dabei waren, aufrichtig prowissenschaftlich und positiv motiviert gewesen zu sein.
  • Haben LLNL und Fermi Peer-Review-Forschung zu LK-99 gemacht? Ich wäre an einem Link interessiert.
  • Ich habe es nicht allzu genau verfolgt, weil es ziemlich offensichtlich nach einer Sache aussah, aus der nichts werden konnte.
    Das Internet scheint vom Erfolg der LLMs berauscht zu sein und erwartet nun wie anspruchsberechtigte Kinder ständig neue Durchbrüche.

• Der Artikel hätte auch das Zitat des indischen Instituts CISR aufnehmen sollen. Es kam fast zur gleichen Zeit wie mehrere US-Labore zu diesem Ergebnis. https://arxiv.org/abs/2308.03544

  • Stimmt. Dieser Artikel schien die US-Wissenschaftler, die bei den Reproduktionsbemühungen eine vergleichsweise kleine Rolle spielten, übermäßig stark zu zitieren.
    Vermutlich, weil der Journalist die Leute kontaktiert hat, von denen er leicht Kommentare bekommen konnte.

• Gibt es wegen irgendeiner bestätigten Eigenschaft von LK-99 noch eine Chance, dass es auf andere Weise nützlich sein könnte? Oder war aus Sicht der Nützlichkeit alles ein Irrtum?
  Es war spannend, das zu verfolgen, es war schön, auf eine großartige Möglichkeit zu hoffen, und es war gut zu sehen, wie der wissenschaftliche Prozess funktioniert. Aber ich frage mich, ob es einen Grund gibt, LK-99 weiter zu untersuchen, statt irgendeine andere beliebige Verbindung.

  • Eines der Papers, das das Schweben von LK-99 als Mischung aus Diamagnetismus und schwachem Ferromagnetismus interpretierte, schrieb LK-99 auch einen sehr starken Diamagnetismus zu. Mit -2•10^-4 wäre es stärker als Bismut und das zweitstärkste bekannte Material.
    Vermutlich wäre das nicht besonders nützlich, aber wenn es bestätigt würde, wäre es interessant. Ich habe einige der in diesem Artikel verlinkten Papers gelesen, aber die Einheiten unterscheiden sich, und die diamagnetische Suszeptibilität wird nicht in einer mir vertrauten Weise ausgewiesen, daher weiß ich nicht sicher, ob das bestätigt wurde. Und ich habe noch Dinge zu erledigen.

• Die Passage „Derrick van Gennep, a former condensed-matter researcher at Harvard University in Cambridge, Massachusetts, who now works in finance“ macht mich jedes Mal traurig, wenn ich sie lese, aber ich kann es verstehen

  • Ist das wirklich traurig? Oberflächlich betrachtet wirkt es so, als würde die Gesellschaft kluge Menschen stark dazu drängen, „weniger einflussreiche“ Arbeit zu machen.
    Aber wenn alle klugen Menschen Forscher für kondensierte Materie würden, entstünde natürlich ein Problem. Wie viele Menschen sollten also in der Physik der kondensierten Materie arbeiten? Wer sollte diese Zahl festlegen? Im Moment entscheidet der Markt darüber. Vielleicht gibt es einen besseren Weg
  • Ich verstehe, warum man das so sagt, aber es gibt weit mehr Menschen, die einen Doktortitel wollen oder akademisch forschen möchten, als das System verkraften kann.
    Das heißt, man muss nicht nur das große Geld in der Industrie ablehnen, sondern von Anfang an auch geringe Erfolgschancen überwinden. Es ist so ähnlich wie bei einem ehemaligen Schauspieler ohne öffentlich bekannte Reputation, der Kellner wird, unter der Annahme, dass die Bezahlung für Hollywood-A-Schauspieler auch nicht besonders gut ist und die für B-Schauspieler miserabel
  • Solche Fälle gibt es viele. Die meisten Quants bei meinem früheren Arbeitgeber hatten ebenfalls in Physik oder Chemie promoviert