O questi dati sono sbagliati, o questi fisici hanno appena cambiato il mondo

Quando si parla di meccaniche quantistiche applicate, ci sono due "sacri graal" nel campo.

Uno è costruire un computer quantistico su larga scala, e l'altro è raggiungere la superconduttività sopra il punto di congelamento dell'acqua, per gli amici superconduttività a temperatura ambiente. I superconduttori sono materiali che non hanno resistenza elettrica — e ciò significa che gli elettroni possono scorrere attraverso l'oggetto senza ostacoli — ma fino ad ora i fisici sono stati in grado di raggiungere la superconduttività soltanto portando determinati oggetti a temperature estremamente basse. Se fosse possibile ottenere la superconduttività a temperatura ambiente, ciò permetterebbe il libero trasporto di energia, computer incredibilmente più veloci e sensori molto più precisi. In pratica, una scoperta del genere cambierebbe in maniera significativa il mondo.

A luglio, Dev Thapa e Anshu Pandey, due noti fisici chimici dell'Indian Istitute of Science di Bangalore, in India, hanno pubblicato un paper su arXiv in cui affermavano di essere riusciti a ottenere la "superconduttività a temperatura e condizioni di pressione ambiente" sfruttando una matrice di particelle d'oro e argento. L'annuncio ha comprensibilmente shoccato la comunità dei fisici. Non solo Thapa e Pandey avevano affermato di aver raggiunto la superconduttività a temperatura ambiente, ma l'avevano fatto usando oro e argento, due materiali che non avevano mai dimostrato proprietà superconduttive nemmeno a temperature estremamente basse.

Tuttavia, non appena la comunità dei fisici ha cominciato a dare un'occhiata più da vicino ai dati, ha notato che qualcosa non quadrava. Venerdì, un fisico dell'MIT chiamato Brian Skinner, ha pubblicato un commento al paper di Thapa e Pandey in cui evidenzia una strana correlazione tra due misurazioni indipendenti.

Date un'occhiata ai punti verdi e blu nel grafico sopra. Rappresentano il rumore misurato in due diversi esperimenti svolti da Thapa e Pandey per testare la suscettibilità magnetica del loro materiale superconduttivo. Il rumore è per definizione casuale, quindi non dovrebbe esserci alcuna correlazione tra il rumore misurato in un esperimento e il rumore misurato in un altro esperimento. Ciononostante nel grafico sopra, i punti blu sono esattamente in correlazione con quelli verdi, che sono leggermente più bassi rispetto ai primi.

"Se osservi due misurazioni effettuate in momenti diversi e in condizioni leggermente diverse e ottieni lo stesso pattern di variazioni casuali, significa che sta accadendo qualcosa di veramente insolito," mi ha spiegato Skinner in una mail. "Non è ancora chiaro cosa significhi questo rumore ripetuto. Si potrebbe trattare di un fenomeno naturale reale e mai rilevato prima, o potrebbe trattarsi di un artefatto del processo di misurazione che non siamo ancora in grado di comprendere. Ma è un'osservazione sufficientemente strana, e vale la pene tenerne conto."

Nel corso del weekend Skinner ha ricevuto una risposta alla sua critica da Thapa e Pandey, ha spiegato in un tweet. Secondo Skinner, gli autori non avevano notato la correlazione nello studio prima, ma non hanno voluto fare dietrofront sulle affermazioni delle studio circa il raggiungimento della superconduttività a temperatura ambiente. Ciononostante, questa notevole correlazione nei dati di rumore va spiegata in qualche modo.

Lo scorso sabato, Pratap Raychaudhuri, un fisico del Tata Institute of Fundamental Research di Mumbai, ha pubblicato un post pubblico su Facebook in cui prova a spiegare come questi dati potrebbero essere legittimi. Una possibilità spiegata da Raychaudhuri è che il rumore riportato da Thapa e Pandey non sia rumore, ma sia parte del segnale misurato che emerge dal movimento delle particelle nel campo magnetico. Come spiegato da Raychaudhuri, sarebbe possibile riprodurre il rumore osservato nel campo magnetico sotto una certa forza (ovvero, sotto 3 Tesla). Sotto questo livello di forza, le particelle non si staccherebbero interamente l'una dall'altra e manterrebbero una "memoria" della loro formazione iniziale. Perciò se i ricercatori applicassero il campo magnetico ad un certo livello di forza, lo spegnessero, e poi lo applicassero di nuovo allo stesso campione di particelle, si aspetterebbero di rilevare lo stesso pattern di rumore perché le particelle manterrebbero la loro configurazione iniziale ogni volta.

Però, come segnalato da Raychaudhur, questa possibile spiegazione non risolve tutti i problemi del paper, che vanno ben al di là della correlazione del rumore.

L'anomalia più significativa, in questo senso, è che le nanostrutture dell'oro e dell'argento hanno mostrato una transizione resistiva (ovvero elettrica) e magnetica al superconduttore alla stessa temperatura. Secondo Raychaudhuri, questo succederebbe soltanto se il test fosse stato effettuato sullo stesso campione, e come hanno riportato gli autori stessi non è questo il caso. Raychaudhuri ha affermato che questi problemi potrebbero essere facilmente risolti se gli autori condividessero i campioni di test con la comunità di ricerca, e fino ad ora non l'hanno ancora fatto.

"L'obiettivo di questa nota non è di difendere Thapa e Pandey, ma solamente di rappresentare tutti i possibili scenari di cui la comunità dovrebbe parlare," ha spiegato sul suo post su Facebook Raychaudhuri. "Per il bene di un discorso accademico salutare, è di fondamentale importanza che Thapa e Pandey discutano apertamente i loro dati e i loro campioni."

Quando ho contattato Pandey per chiedergli perché lui e Thapa non stessero condividendo i campioni, Pandey mi ha spiegato che stavano facendo "validare i risultati da esperti indipendenti nei rispettivi campi di ricerca."

"Questo processo richiedete tempo," mi ha spiegato in una mail Pandey. "Senza validazione, la sintesi e i dettagli della creazione del dispositivo sono speculativi e non faranno altro che aggiungere confusione. Annunceremo i risultati della validazione nei luoghi più appropriati il prima possibile."

Nel frattempo, il dramma della superconduttività è diventato ancora più strano. Lunedì, Raychaudhuri ha ricevuto una mail che sembra arrivare da T.V. Ramakrishnan, uno dei più importanti fisici in India. Secondo un altro post pubblico su Facebook scritto da Raychaudhuri, l'email gli chiedeva di "non criticare Thapa e Pandey sui social e di essere paziente." In allegato alla mail c'era un thread in cui sembra possibile leggere Ramkrishnan discutere amabilmente la ricerca con Pandey. Raychaudhuri ha risposto alla mail di Ramakrishnan chiedendo di "non farsi opinioni sulla base di fonti di seconda mano."

Quanto Raychaudhuri ha provato a inviare la sua risposta a Ramakrishnan, però, ha notato che il professore non stava usando il suo normale indirizzo email, così ha copiato il solito indirizzo di Ramkrishnan e l'ha inserito. Poco dopo, Raychaudhuri ha ricevuto una chiamata da Ramakrishnan in cui lo informava che non aveva mai inviato la prima mail in cui gli chiedeva di non criticare pubblicamente Thapa e Pandey. Quando Raychaudhuri ha controllato il suo indirizzo email, ha scoperto che il messaggio era stato inviato da "wileslicher@protonmail.com."

“Ciò che mi lascia esterrefatto è pensare a chi avrebbe interesse a creare un thread mail falso ma altamente credibile e inviarlo attraverso un server mail criptato soltanto per dissuadermi dallo scrivere su Facebook," ha spiegato Raychaudhuri in un post su Facebook questa domenica.

Più tardi quel giorno, Skinner ha ricevuto una richiesta di amicizia da un profilo chiamato Wiles Licher, secondo un suo post su Twitter. Il profilo aveva zero amici e solo un post che leggeva "Giulio Cesare. Il Cesare che non si è fermato." Skinner inizialmente pensava che l'account fosse un troll, ma quando lo ha controllato, ha scoperto che l'account di Licher era stato creato 16 giorni prima che il paper sulla superconduttività fosse pubblicato su arXiv.

Per ora, è ancora molto poco chiaro se Thapa e Pandey siano riusciti davvero a ottenere la superconduttività a temperatura ambiente — una scoperta che cambierebbe il mondo per come lo conosciamo.

Ho contattato Pandey per chiedergli ulteriori informazioni sulla ricerca e aggiornerò questo post non appena mi risponderà. Vale la pena notare, comunque, che le anomalie nel loro paper fanno stranamente eco a quelle che erano alla base del più grande scandalo della fisica moderna.

Nel 2001, il noto fisico tedesco Jan Hendrik Schon pubblica un paper su Nature in cui afferma di aver creato dei transistor a scala molecolare. Come la superconduttività a temperatura ambiente di Pandey e Thapa, le implicazioni del paper di Schon erano enormi — avrebbe segnato la fine dell'elettronica a base silicio in favore di quella organica, estendendo in maniera indefinita la durata della legge di Moore e riducendo drasticamente il prezzo dell'hardware elettronico.

Quando i fisici hanno cominciato ad analizzare i dati di Schon, però, hanno scoperto che il rumore misurato in diversi esperimenti era sempre identico. Visto che il rumore è casuale, questa misurazioni sarebbero dovuto essere diverse ogni volta. Anche se Schon ha inizialmente negato ogni errore, ulteriori indagini hanno rivelato che aveva falsato i dati di diversi esperimenti, un comportamento che lo aveva portato a farsi ritirare il suo dottorato e a vedersi dozzine di paper ritirati da journal accademici.

Un destino simile potrebbe attendere anche Thapa e Pandey se si scoprisse che i loro dati sono falsi. Dall'altro lato, si potrebbe trattare di un errore sincero o addirittura di una scoperta sensazionale nel mondo della fisica. Per ora, comunque, i ricercatori indiani stanno tenendo i loro campioni e i loro dati per sé mentre la comunità scientifica aspetta una soluzione.

Questo articolo è apparso originariamente su Motherboard US