美國羅切斯特大學的物理學家蘭加·迪亞斯,7日在美國物理學會年會上說,他和他的團隊實現了超導領域一個百年夢想:室溫超導。
鑑於迪亞斯的過往,此事在社交媒體掀起熱烈的科普和爭論,這是一個驚世成就,還是一次造假?大多數人似乎持觀望態度等待驗證。
內華達州拉斯維加斯,美國物理學會年會現場,大佬雲集。7日下午,一場小會議室的演講,驚動了許多人。會議室塞滿了人,不得不趕走一些觀眾,保安在演講前15分鐘就不讓人進了。
現場流出的照片顯示,許多超導科學家以及長期質疑室溫超導的科學家,進了會議室。可見正方反方都很關心。
社交媒體流傳的文字聊天直播說:“APS(美國物理學會)安排失敗。房間太小。”“門口看到好些個物理界的大佬都堵在門口不讓進。”“門口保安一直晃手電,驅趕聚集的人群。”“保安持續吼叫中,驅趕人群。”
據現場網友周華@aps報道,朱經武先生提前擠進了很小的會場房間。
一場物理學演講現場,怎麼搞得熱鬧如曬穀場看戲文?社交媒體也跟著大肆吃瓜,吵吵鬧鬧地科普討論轉發,如“顛覆物理學”這種亂喊亂叫自然也沒缺席。
演講沒有提問環節,講的是室溫超導。
超導現象是荷蘭物理學家海克·昂內斯及其團隊在1911年發現的。超導體不僅近乎零電阻,還具有一種叫做邁斯納效應的奇怪能力,可確保材料內部的磁場為零。第一個已知的超導體需要的溫度,僅比絕對零度(-273.15℃)略高。
解釋超導性的標準理論說,如果氫受到的壓力足夠大,在更高溫度下也能成為超導體。科學家們在研究氫與另一種元素混合,可能對實現超導有幫助。
場內網友發出的視頻片斷
20世紀80年代,物理學家發現了“高溫超導體”。2015年,德國美因茨馬克斯普朗克化學研究所的物理學家米哈伊爾·埃雷梅茨報告,硫和氫混合,在約150萬標準大氣壓下,在-70℃時變超導。2019年的數據是170萬個大氣壓,-23℃。
超導體可應用於超導發電、輸電和儲能;可應用於超導計算機、超導天線和超導微波器件;可應用於磁懸浮列車、熱核聚變反應堆等。
所以,實現“室溫超導”,是材料學上極度驚人的革命,如夢如幻如科幻。
繼7日的演講後,更全面的解釋8日在《自然》雜誌網站上發表。
蘭加·迪亞斯及其團隊,使用了銀白色的鑥。在微小的容器中,將一塊又小又薄的鑥,壓在兩顆鑽石間,將99%的氫氣和1%的氮氣泵入,使之高壓,置於65.5℃的溫度中,24小時後釋放壓力。
大約有三分之一的概率能得到一個藍色晶體。迪亞斯說:“在氫化鑥中摻入氮氣並不那麼容易。”
迪亞斯的研究生希蘭婭·帕桑,上週在羅徹斯特大學的實驗室,曾向記者展示過這種材料的色調變化。壓力增加,藍色晶體變紅。
“它非常紅,”迪亞斯說,“如果壓力更高,會變鮮紅色。”
迪亞斯宣佈的這種新鍛造的超導體,在21℃和約1萬個標準大氣壓下,可零電阻地傳導電流。
當然,1萬個標準大氣壓,也是壓力很大的,大約是馬裡亞納海溝最深處壓力的10倍。但從室溫超導領域的進展上看,這簡直不算什麼了。
迪亞斯如此評價他的實驗:“就像你在上世紀40年代騎著一匹馬,看到一輛法拉利疾馳而過。”
“如果結果是正確的,這可能是超導史上最大的突破。”美國佛羅里達大學物理學家詹姆斯·哈姆林在“如果”的前提下,用了很多高級的詞,“如果是真的,這是一個驚天動地的,開創性的,非常令人興奮的發現。”
並不是所有人都迷醉於這樣驚人的故事,許多人想起了這個演講者的“黑歷史”,因而不信任他。哈姆林就潑了一瓢冷水:“我對那個小組的成果失去了一些信任。”
迪亞斯2003年在斯里蘭卡科倫坡大學獲得學士學位,2013年在美國華盛頓州立大學獲得物理學博士學位,成為哈佛大學物理系博士後,接著進入了羅切斯特大學。
去年,他在2020年發表於《自然》雜誌的論文,被撤稿了。
那篇論文中,氫、碳和硫混合,在267萬個大氣壓下,實現15℃的超導轉變。迪亞斯說,這是人類第一次室溫下觀察到超導現象。
但論文的磁化率數據被發現有問題。加州大學聖地亞哥分校的理論物理學家豪爾赫·赫希驗證了數據,認為這是“一場科學騙局”,不是實驗出錯,而是學術不端。迪亞斯強烈不服,表示要消除這些指控。
Ranga Dias之前有過涉嫌學術造假的黑歷史
他在哈佛時的論文也出過問題。當時他所在團隊宣佈合成出首個金屬氫,論文在《自然》雜誌發表後,研究團隊又說,操作出錯,樣本沒了。
赫希對溫室超導的持久質疑,也引起超導界的不滿。當他質疑迪亞斯時,一些科學家散發了一封信,抱怨赫希數十年來的破壞行為。
對迪亞斯這次公佈的新成果,赫希說:“如果這是正確的,那就證明我過去35年的工作是錯誤的。我會很高興。但我認為我是對的,這是錯誤的。”
迪亞斯回應說,這次的實驗已多次重複,並有第三方觀察和獨立的驗證。
■快報快訪
新發現有多牛?離生活有多遠?
學術界為什麼持保留意見?
快報專訪浙工大焦文鶴副教授
室溫超導如果實現,是怎樣性質的事件?它離我們的日常生活又有多遠?快報記者採訪了浙江工業大學理學院副教授焦文鶴,近幾年他專注於新超導體和拓撲電子材料的研究。他說,身邊的同事和朋友都對這個消息很關注,近兩天他的朋友圈裡都刷了屏,他也閱讀了這篇論文,評價說:如果是真的,那一定是科學史上的里程碑事件。
“如果真的找到了接近室溫的超導體,那肯定是諾獎級的發現。” 焦文鶴說,“這組數據太漂亮了,從數據上看沒有可以反駁的點,不管是電阻、磁化率還是比熱,說明是毫無疑問的超導體態。”
焦文鶴說,但文章中沒有詳細的實驗細節。在實驗室的材料合成過程中,一個細微的條件改變就可能會影響最終的產物。由於暫時還沒有其他研究小組能夠重複這一實驗結果,目前對結果的可靠性還有待時間的檢驗。這個團隊沒有公佈樣品製備的條件和原始數據,這也是學術界暫時持保留意見的原因之一。
“能滿足在高壓、高溫通氣條件下進行樣品合成的實驗室並不多,所以重複這一實驗有一定的門檻,即便有實驗條件合成,沒有樣品,合成條件下的探索也需要一定的時間。”焦文鶴說。
如果新發現是真的,這種室溫超導材料離實際使用還需要多久?
“廣泛應用的關鍵在於要實現常溫常壓下的超導,並且可以做成線材、薄膜等。”焦文鶴說,根據實驗結果,這種新材料的超導轉變溫度在約21℃的室溫條件下,但仍需加壓到大概1萬個標準大氣壓,從科學研究角度,這已可以讓許多精細測量變得更容易,但日常使用還是要儘量在常溫常壓下實現,而且材料的機械性能也是關鍵因素,不容忽視。
“實現室溫超導材料的應用是人類的夢想,希望這一發現能為室溫超導體應用的最終實現奠定基礎。”他說,“我像許多科學從業者一樣,希望這一發現能經受時間的檢驗。”
橙柿互動·都市快報記者 金盈盈