Falsche Daten? 2020 ist es Forschern erstmals gelungen, ein supraleitendes Material bei Raumtemperatur herzustellen, zumindest berichten sie davon. Doch nun wachsen die Zweifel an dieser Leistung und „Natura“ hat seinen Fachartikel zurückgezogen. Grund dafür ist die undokumentierte Verarbeitung der Magnetfelddaten, aber auch Probleme bei der Reproduzierbarkeit des Experiments. Seitdem diskutieren Autoren und Kritiker darüber, ob die Supraleitung bei Raumtemperatur nachgewiesen wurde oder nicht.
Herkömmliche Hochtemperatur-Supraleiter benötigen niedrige negative Temperaturen, um widerstandsfreie Leiter zu werden. Denn nur dann nehmen ihre Elektronen die Zustände an, die es ihnen ermöglichen, sich ohne Widerstand im Material zu bewegen. In den letzten Jahren haben Physiker jedoch eine Klasse von Materialien entdeckt, die selbst bei milden Temperaturen unter hohem Druck zu Supraleitern werden: Metallhydride. Lanthanhydrid verliert seinen Widerstand bei minus 23 Grad und Schwefelwasserstoff bei minus 70 Grad.
Im Oktober 2020 veröffentlichte das Magazin „Nature“ auf seinem Cover eine Sensation: Einem Team um Ranga Dias von der University of Rochester in New York war es gelungen, ein supraleitendes Hydrid bei mehr als 15 Grad, also fast bei Raumtemperatur, herzustellen. Dazu war zwar auch der immens hohe Druck von 275 Gigapascal nötig, aber ein großer Durchbruch schien geschafft: die erste Supraleitung bei Raumtemperatur.
Verdächtige magnetische Daten
Doch inzwischen wachsen Zweifel an dieser Leistung und an der Ehrlichkeit des Physikerteams. Die Debatte wird nicht durch den im Experiment deutlich nachgewiesenen Abfall des elektrischen Widerstands ausgelöst, sondern durch Daten zum magnetischen Verhalten von Schwefel, Kohlenstoff und Wasserstoffhydrid. Kerneigenschaft echter Supraleitung ist neben der verlustfreien elektrischen Leitung auch eine Abschirmwirkung gegen äußere Magnetfelder.
Obwohl Dias und sein Team in ihrer Arbeit Daten zu diesem magnetischen Verhalten präsentierten, wurde sie stark bearbeitet. Demnach erschien das entscheidende Signal erst nach Abzug eines “Hintergrundsignals”. Allerdings wurden weder die Daten für diesen Fonds noch die Rohdaten veröffentlicht. Die Zeitschrift „Nature“ zog das Papier im September 2022 wegen wachsender Kritik an diesem Vorgehen zurück. Begründung: Die Forscher verwendeten eine nicht standardmäßige benutzerdefinierte Technik und legten ihre Details in dem Artikel nicht offen.
Die Rohdaten stimmen nicht mit dem Papier überein
Als Reaktion auf Kritik reichten Dias und einer seiner Kollegen anschließend Rohdaten aus ihrem Experiment als Preprint ein. Nach weiteren Analysen bezweifeln jedoch auch die Physiker Jorge Hirsch von der University of California, San Diego und Dirk van der Marel von der Universität Genf diese Daten. Ihr Vorwurf: Die später veröffentlichten Rohdaten stimmten nicht mit dem in „Nature“ veröffentlichten Papier überein. Daher können sie laut den Forschern nicht aus demselben Experiment stammen.
Dias und ein Team wehren sich gegen diese Vorwürfe und werfen Hirsch wiederum vor, einen persönlichen Rachefeldzug zu führen. Tatsächlich wurde Hirsch wegen seiner ständigen Angriffe auf Folien und Unternehmen vorübergehend von der Preprint-Plattform arXiv verbannt. Er ist auch als scharfer Kritiker von Hydrid-Supraleitern bekannt. „Wir stehen zu unserer Arbeit, sie wurde experimentell und theoretisch verifiziert“, sagte Dias gegenüber Science.
Die Wiedergabe ist noch nicht erfolgreich
Hirsch ist jedoch nicht der einzige Physiker, der Zweifel am Verfahren von Dias und seinem Team und an den anschließend veröffentlichten Rohdaten äußert. „Das wirft mehr Fragen auf, als es beantwortet“, erklärte Brad Ramshaw von der Cornell University in einer kürzlich erschienenen Veröffentlichung in Science. Erschwerend kommt hinzu, dass das Experiment bisher von anderen Teams nicht nachgestellt werden konnte. Auch Mikhael Eremets vom Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz, der Schwefelwasserstoff als Hochdrucksupraleiter untersuchte, scheiterte, auch weil grundlegende Informationen zum Verfahren fehlten.
Ob es den Raumtemperatur-Supraleiter wirklich gibt, bleibt vorerst offen. Unter Festkörperphysikern scheint jedoch allgemeiner Konsens zu herrschen, dass Hydride und auch Kohlenstoff-Mischhydride ein vielversprechender Ansatz für neue Hochtemperatur-Supraleiter sein könnten. (Retraction of Nature, Matter and Radiation in Extremes, 2022; doi: 10.1063/5.0088429)
Was: Wissenschaft, Natur
17. Oktober 2022
– Nadja Podbregar