室温超导!但是一万个大气压……这次刷屏的颠覆性研究靠谱吗?
前天晚上我们已经下班在家里吃火锅的时候,同事在群里发,说物理学又颠覆了!罗切斯特大学的物理学家兰加 · 迪亚斯,在美国物理学会年会上宣布实现了室温超导。
上一次物理学 " 被颠覆 " 还是去年可控核聚变。这是 " 奇异点 " 快来了?于是我们赶紧吃完火锅,想看看这个事儿是什么情况,看了一晚,跟大家聊聊。
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核心的结论,就写在这篇售价 40 美金的论文里。
简单来说呢,就是迪亚斯团队发现了一种由氢、氮和镥 ( Lu ) 组成的材料,在大约 21 ℃ 的环境中可以实现超导。
之前的超导,必须在超级超级低的低温下才能实现。就算是 " 高温超导材料 ",这个 " 高 " 也只是高到零下两百度左右,还是得用上液氮。而现在,21 ℃ 就能超导,就跟北京今天白天的气温差不多。
但是!
这里要说到但是了,你还需要给它们加上一点点 "接近常压" 的压强。这个压强大约为 10kbar,相当于一万个大气压。
这是什么概念呢?地球最深处马里亚纳海沟的水压,也不过相当于一千个大气压而已。迪亚斯团队是把刚才说的那种材料,扔到金刚石压砧下面狂压才得到的。
这个 " 接近常压 " 并不是调侃啊,在美国物理学会官网的会议通报上,原话就这么写的。你可能会想,科学有没有国界不一定,但标题党大概是没有国界的。
其实一万个大气压虽然还是高,但相比之前进步了不少的。比如在 2020 年,迪亚斯就发表过关于常温超导的论文,当时写的是要求大约 260 万个大气压,很难实现。而一万个大气压,在实验室里是完全可以轻松实现的。这么一比,是不是觉得不算标题党?
" 超导 " 是非常非常重要的技术,历史上一共有 10 位物理学家,因为研究超导而拿到了诺奖。所以迪亚斯团队的这个突破,确实是值得整个科学界关注的大新闻。
但是!
又要说但是了 ...... 一些科学界的著名网站报道这件事的时候,你看这个标题,就十分耐人寻味——
另外,两大著名期刊 Nature 跟 Science 也没给面子,连个头版头条都没给上。
微博这边倒是很热闹,大半夜的,"超导" 话题上了热搜。我们点进去想看看是哪家同行的手这么快,大半夜还在这儿发内容。结果一看,嘿,都搁这炒股呢。还没等 A 股开盘,甚至连 " 维权群 " 都建好了。
好了,严肃点。
回过头来看这个 " 大新闻 ",为什么这些标题都这么不对味儿呢?是因为迪亚斯团队吧,之前的学术口碑出过问题。
刚才说过,在 2020 年,迪亚斯就发表过关于常温超导的论文,说自己的团队找到了一种由氢、碳、硫三种元素组成的化合物,能在 15 ℃ 以下、 260 多万倍大气压的环境中,实现超导。
这个实验在当时,就是人类第一次实现室温超导,引起了非常高的关注,被《科学》杂志评为了 "2020 年人类十大科学突破"。
但这篇论文 ...... 后来被撤稿了。因为迪亚斯发了论文 · 之后,质疑声一浪高过一浪,理由是迪亚斯论文中的数据太过漂亮,实验结果不符合物理学常理,甚至有科学家直接怀疑迪亚斯的结果是编的。
领头的是 "H 因子 " 的创造者乔治 · 赫希——这个 H 因子就是那个衡量科学家的论文质量,引用次数越多代表质量越好的那个指标。
最终,由于迪亚斯并没能拿出更多令人信服的证据,也没人能复现出他的实验结果,所以在 2022 年 9 月,《自然》杂志的编辑不顾包括迪亚斯在内的 9 名作者反对,强行把这篇论文撤回了。
从这个角度来说,这次美国物理学年会,相当于是迪亚斯向科学界宣布 " 我胡汉三又回来了 "。不过赫希就在下面坐着,俩人的演讲甚至是前后脚。这应该是活动主办方专门安排的,看热闹不怕事儿大。
所以这次物理学有没有被颠覆,那有待检验。不过这次的文章中给出了不少细节,包括制备方法,大概的化学成分等,所以应该很快会有其他研究组来做重复验证。让我们拭目以待。
吃完瓜,我们还是来讲一下,超导为什么这么重要。
简单来说," 超导 " 是指某些物质在低温下表现出的一种特殊的状态。在这种状态下,电子可以在物质内部无阻碍地自由流动。它有两大特点:"零电阻" 和 "完全抗磁性"。
零电阻的好处很多。比如我们现在输电时,电线的电阻会损耗很多能量。距离越远,损耗越多。如果用超导体输电,那可是真的节能减排了。
" 完全抗磁性 ",是指磁场的磁感线完全无法进入超导体内。如果把磁铁放到超导体上方,它就会悬浮起来。我们之前去中科院玩儿的时候,就拍了这样的超导展示装置。
医院中的核磁共振仪、磁悬浮列车,还有强子对撞机、可控核聚变这些物理学最前沿的研究,都要用到超导材料。如果常温超导真的实现,那当然有极高的商业前景。
但是,具体到迪亚斯的这项技术的商业前景上,那又另说了。因为 " 高温超导 " 虽然也要求很低的温度,但这个温度可以通过液氮实现,而液氮的成本是很低的,跟可乐差不多。
至于一万个大气压,那目前可比液氮难搞多了,想要民用都很难。当然了,也不排除什么时候他再颠覆一下,搞出真正的常温常压超导……
不过目前最重要的,还是看这次的论文,到底能不能经住检验。我们也会继续关注,如果有新的进展出来我们再跟进,就像这次一样,随便聊聊。如果你有兴趣的话,记得点一下关注~