超伝導は、化石燃料への依存を劇的に減らす可能性がある。
そのため、この夏に相次いで発表された、この分野における「画期的発見」とされる2件の研究が大きな注目を集めた。
しかし、ジュネーブ大学の専門家は、そうした大きな成果がなくても、超伝導技術は前向きな影響をもたらし得ると指摘する。
先月、ある科学論文の著者の一部が、目立たない形で同論文の 撤回を求めた。ほとんど誰も気づかなかったようだ。
少なくとも、小規模なメディア騒動が3月に迎えた同論文の発表と比べれば、その数か月後には、さらに別の関連発見が伝えられた。突然、「超伝導」という言葉を耳にしたこともなかった人々までもが、講釈を受けていた、その地球を救う可能性について。
超伝導体とは、その過程でエネルギーを失うことなく電気を伝えられる物質である。一見大したことではないように聞こえるかもしれないが、それは豊富な将来の電力供給（電動輸送向け）から、紛争に左右されないおよび化石燃料に頼らない核融合によるエネルギーに至るまで。問題は、それが機能するのは温度が極めて低いときに限られ、人間にとっては致命的な温度。
この2つの大きく宣伝された最近の「画期的発見」は、室温で超伝導を実現したと主張している。「聖杯」は、その捉えどころのない成果を指す一般的な表現のようだ――詳しくはこちら、こちら、およびこちら。
「これがまさに聖杯だ」と、スイス・ジュネーブの執務室で、カルミネ・セナトーレ氏は最近語った。しかし同氏の見方では、それほど神聖なものではないかもしれない。
この技術で今すぐ始められることは多くあると、ジュネーブ大学応用超伝導研究グループの責任者であるセナトーレ氏は説明し、「待つ必要はない」と述べた。ついさきほど経験したのは観測史上最も暑い9月であり、エネルギー関連の排出量が増え続けている中で、もはや待つことは現実的な選択肢ではない。
さらに、韓国の研究者が「LK-99」と名付けた物質に基づく、室温超伝導の最新の主張は、セナトーレ氏が再現を試みる時間すら与えられないほど短命だった。7月下旬に登場したのち、その主張は否定され、8月上旬までに。
これは初めてではなかった。偽りの超伝導の主張が束の間の熱狂を呼ぶのはこれが最後ではなく、今後も繰り返されるだろう。化石燃料という破壊的なエネルギーからようやく脱却しつつある今、より少ないエネルギーでより多くを成し遂げられるという発想は、胸が躍るものだからである。
一方で、超伝導を研究するという日々の実際の作業は、それほどではない。
セナトーレ氏の研究室で行われる典型的な作業のいくつかは、まさにオールドスクールと呼ぶにふさわしい。たとえば、色あせた組立ラインを思わせる数十年前の機械を使った金属線の加工と再加工などである。ほかは明らかに先端技術的なもので、真空チャンバーを通してレーザーを照射したり、非常に強力な磁石を利用したりする。
液体ヘリウムは、巨大なビールの樽のように見えるものから、定期的に（そして安全に）少量ずつ注がれる。ここでの多くの実験では、ニオブと呼ばれる超伝導金属が使われており、エキゾチックに聞こえるかもしれないが、一般にAmazonで購入できる。
「鍛冶から、液体ヘリウムや窒素の扱い、表面に超伝導体をコーティングするためのレーザーアブレーションまで、あらゆるものです」とセナトーレ氏は語った。そしてそれは、並外れた試料を作るためではなく、すぐに活用できる技術を得るために行われている。
その用途の一つは、スイスとフランスの国境地下に設置された全長27キロメートルの大型ハドロン衝突型加速器の内部にある。この装置は「万物の基本的な構成要素」を研究するためのものだ。数千もの超伝導磁石が陽子を装置内で導き、超伝導空洞がそれらを加速して衝突させる。すべては十分に低温に保たれており、その冷却を担っているのは液体ヘリウム。
「神の粒子」と、より実用的な恩恵
ヘリウムが初めて液化されたのは1908年、オランダのライデン大学であった。そこでは、偶然ではないが、その数年後に超伝導が初めて発見されたのは、その数年後のことだった。
その仕組みは次のとおりである。特定の物質を摂氏マイナス数百度まで冷却すると、その内部の電子は散逸をやめ、対を形成して、妨げられることなくなめらかに通過するようになる。これはエネルギー損失がないことを意味し、強力な磁場の生成も可能にする。この現象は1911年、ヘイケ・カメルリング・オンネスによって、水銀線を十分に冷却した後に確認された。
約1世紀後には、超伝導が大型ハドロン衝突型加速器による「神の粒子」の存在確認において重要な役割を担った。別名はヒッグス粒子であり、これは宇宙の理解に不可欠だと考えられている。
より実用的な水準では、冷却された超伝導体はますます高性能化する医療画像診断に使われるMRI装置の不可欠な部品となっている。
さらに実用面で潜在的に重要なのは、電力網に現れてきた試験的な超伝導ケーブルであり、その事例はドイツのエッセンや中国の深圳などである。
温暖化が進む地球での、増大する冷房需要と、数十年以内に電気自動車が全販売台数の大半を占めると見込まれることから、膨大な電力需要が生まれるだろう。「都市の配電網ではとても足りない」とセナトーレ氏は語った。しかし既存のインフラは、比較的安価な液体窒素で冷却された超伝導ケーブルによって改修でき、現在の最大10倍の電流を流せる可能性がある。
超伝導はまた、再生可能エネルギーの利用を拡大する手段としても有望性を示しており、それによりより小型の風力タービン、および送電ケーブルが、広大な距離にわたって太陽光発電を効率的に供給できる可能性がある。
しかし、最大のエネルギー上の恩恵は、まったく異なる形で訪れるかもしれない。
核融合とは、原子核を分裂させるのではなく（現在の原子力発電の方式）、融合させるプロセスである。太陽は核融合によってエネルギーを生み出しており、いまや発電所に核融合を導入することで「太陽を瓶に閉じ込める」取り組みが進められている、とセナトーレ氏は語った。
問題は、決して小さくないが、太陽の核心部の温度が約1500万℃であるという点だ。しかし超伝導磁石は、用いることで、想像を絶するほど極端な熱を閉じ込めることができる。
核融合は、核分裂と同様の長期間残る核廃棄物を生み出すことはなく、理論上は海水と同程度に豊富で入手しやすい燃料に依存できる可能性がある。数十か国が、実験用核融合炉（フランス南部）の建設で協力しており、この分野のスタートアップ企業は多額の資金支援を集めている。その一社は20億ドルを超える資金を調達し、2021年には、その種の超伝導電磁石としてこれまでに作られた中で最強のものを実証した。
室温超伝導を実現する方法を見出せば、核融合やその他の持続可能性を重視した取り組みを劇的に前進させる可能性がある。とはいえ、目立たない進展も、それとは無関係に続いている。日々の鍛冶作業や研究室での作業は続いており、目標は変わらない。
「それは大量のエネルギーを生み出す手段となるでしょう」とセナトーレ氏は語った。「そしてこのエネルギーによって、私たちは化石燃料から脱却できます。」
超伝導の誇大宣伝と現実に関するさらなる読み物
さらなる背景として、以下は世界経済フォーラムの戦略的インテリジェンス・プラットフォームからのさらなる読み物へのリンクである：
「超伝導体の熱狂は収束したが、それでよい。」この記事によれば、LK-99の興隆と衰退は、エネルギー転換における当該技術の役割をどう捉えるかについての教訓を与えている。 （Scientific American）
この報告によれば、その想定された画期的な特性が否定される前、LK-99は「自作超伝導レース」を引き起こした。 （Wired）
常に一定の懐疑論はあった。3月に米国の物理学者が室温超伝導を主張した際、本誌は10人の専門家にその報道について意見を求めた。反応は「無制限の熱狂から完全な否定まで」に及んだ。 （Quanta）
高温超伝導材料において、妨げられることなく対をなす電子は、最終的に消えてしまうように見える。これらの研究者は「世界で最も強力な定常磁石」を用いて、それらの行方を突き止めようとした。 （コーネル大学）
「核融合：どれほど期待すべきか？」この入門資料では、「着実に前進している」潜在的なエネルギー源に対する、さまざまなアプローチを検討しています。（The Conversation）
最先端の超伝導研究の次なる展開は何か？ この記事によれば、その可能性には「エキシトン」や「トポロジカル絶縁体」が含まれます。（The Quantum Insider）
Carmine Senatore は、フォーラムの超伝導に関するトランスフォーメーション・マップの共同キュレーターを務めています。このトピックおよび他の数百のトピックに関する専門家の分析フィードは、Strategic Intelligenceプラットフォームでご覧いただけます。閲覧には登録が必要です。
