科技观察︱号称实现室温超导 永动机要来了?为什么科学界都在质疑

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封面新闻 2023-03-09 17:45 85232

封面新闻记者 闫雯雯

北京时间3月8日,在美国拉斯维加斯进行的美国物理学会的三月会议上,罗彻斯特大学的物理学家兰加·迪亚斯宣布,他们团队在近环境压强下实现了室温超导。

这一消息几乎“炸翻”了全世界。

如果室温超导真的能够被实现,这样的突破可以改变几乎所有使用电能的技术,甚至,制造出永动机也不再只是梦想。

公众和媒体对于这个突破奔走相告,科学界却相当谨慎:虽然兰加在近年来的研究可以用硕果累累来形容,但却屡遭质疑,不少科学家认为兰加的团队所得到的数据过于完美,其他的团队无法复制,这并不符合物理的规律。

美大学团队发布重磅成果

成功合成室温超导

要弄明白为什么兰加的研究能够引爆公众的兴趣,就一定要了解什么是超导。

通常,电流在穿过电线时会遇到阻力,一些能量会以热量的形式损失掉。但某些物质在一定温度条件下,其电阻会降为0。1911年,荷兰物理学家H·卡茂林·昂内斯发现,汞在温度降至-268.8℃附近时,突然进入一种新状态,其电阻小到实际上测不出来。他把汞的这一新状态称为超导态。以后,许多其他金属也被发现具有超导电性。

一直以来,科学家们都在为能够实现室温超导而努力。一般可以通过两个路径,要么需要极低温度,要么需要极高压力。目前,较为先进的高温超导材料的临界温度为-196℃。如果要在室温状态下实现超导,需要的往往是足以把绝大多数物质碾碎的超高压力。因此,室温超导至今仍然无法实际应用。

此次发布研究成果的美国罗彻斯特大学机械工程和物理学助理教授兰加·迪亚斯在近年来一直从事超导研究,也多次发布成果,引发轰动。

兰加此次发布的超导,是将一块稀有金属片“镥箔”压在两颗互锁的钻石之间,然后将一种含有99%的氢气和1%的氮气的气体泵入这个小腔室,随后这些材料会被加压到每平方英寸1.45万磅的压力,才能使其获得超导能力。这一数值大约是马里亚纳海沟底部压力的10倍。而随着加压,会得到一种粉红色的晶体,这个晶体在20.85℃的“高温”状态下,仍能表现出超导体的关键特性,如零电阻。

超导试验示意图

尽管这个压力超大,但是相比于此团队在2年前研究出的结果,只需要当时所需压力的百分之一。后者与地球内部数千英里深处发现的压毁力类似。

兰加的团队表示,这个结果是他们经过了多次试验获得的。

相似研究曾被撤稿

其他团队无法重复该结果

为什么要强调多次试验获得的?因为兰加之前曾经发布了几次成果,很神奇的是,除了他的团队,其他研究团队从来没有成功过。特别是2年前他的那项研究,出了大问题。

2020年,兰加的团队已经在《自然》杂志上发表过一篇类似的研究报告了。报告宣称,三元氢化物(C-S-H)在267GPa的超高压下,实现了转变温度为15℃的超导电性。这个消息一出来,就被誉为“诺奖级”。可惜的是,由于其他物理学家实在重复不出这个结果,这篇报告在2022年9月被《自然》杂志撤稿。

2020年,发布兰加团队成果的《自然》杂志。

来自俄罗斯科学院的科学家萨达科夫、索博列夫斯基和普达洛夫,对于兰加的成果表示了严重的怀疑:“在原始文章中报告的磁化率数据,不能被认为可用于断言三元氢化物系统中的超导性。作者在数据处理中,没有采用普遍接受的科学方法,也没有提供不违背统计学一般原理的磁化率原始数据。没有实验组能够重复这项工作的结果。”他们甚至还将矛头对准了《自然》杂志,认为该杂志对于超导材料文章发表过于宽容,而这些文章的发表只能表明作者明显渴望追求轰动效应,损害了科学的可靠性。

佛罗里达大学物理学博士詹姆斯·哈姆林也说:“我对那个小组的成果失去了一些信任。”

博士论文涉嫌抄袭

顶级物理学家称这是“皇帝的新衣”

哈姆林跟兰加除了在科学上的分歧之外,可能还包含着一些“私人恩怨”。

兰加是一位来自斯里兰卡的物理学家,其主页上显示,他本科2006年毕业于斯里兰卡的科伦坡大学,2013年在美国的华盛顿州立大学获得博士学位。哈姆林却发现,兰加的博士论文中,曾经抄袭过他的数据。

罗切斯特大学官网介绍兰加的研究。

哈姆林的论文发表于2007年,他发现兰加的博士论文中,几乎是逐字逐句地使用了他在那篇论文中已经公开发表的初始数据,并且没有标明该组数据是引用的。

对于此事,兰加的态度倒是轻飘飘的:“是我的错,我应该注明数据是引用的。”

除了哈姆林之外,加州大学圣地亚哥分校的物理学家乔治·赫希也是盯着兰加不放的科学家之一。他在发表的质疑文章中直接用了“皇帝的新衣”来形容。赫希因为“手撕”兰加,在去年3月被科学论文预印本发表平台arXiv禁言长达6个月。arXiv给出的理由是,他在关于室温超导问题的争论文章里使用了大量“非专业”和“煽动性”的语言。

3月8日,得知兰加的新成果之后,赫希再次“开撕”:“如果这个结果是正确的,那就证明我过去35年的研究是错的。那样我也高兴,因为我就能知道(我的研究方向是错的)。但是,我认为我是正确的,而这个结果是错的。”

3月8日,美国物理学大会上,赫希和兰加面对面。

另外,2017年,兰加的团队曾经宣布,已经成功造出了世界上首块金属氢。由于手头没有更好的设备,他们只是拍下了样品照片,后来称,这块金属氢在实验之中损耗消失了。针对这个金属氢,不少学者认为,其结果不可信,根本经不起考验。

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