颠覆物理学,室温超导真的来了?中科院物理研究所:让子弹再飞一会
潇湘晨报 2023-03-09 17:13:03

3月9日,“室温超导”冲上热搜,据媒体报道,美国罗切斯特大学的物理学家兰加·迪亚斯(Ranga Dias)及其团队日前在美国物理学会会议上宣布,他们已经创造出一种可以在室温(room temperature)条件下实现超导的全新材料。这一成果在学界引起巨大反响,互联网上有很多声音称之为“颠覆物理学的发现”“今年诺奖预测稳了”。“室温超导”到底是什么?将如何影响我们生活?


【资料图】

△超导体的磁悬浮,图:视觉中国

什么是超导?

“超导”指导体在某一温度下,电阻为零的状态。在实验中,若导体电阻的测量值低于10-25Ω,可以认为电阻为零。许多材料都可以成为超导体,但是,大多数物质只有达到某个较低的温度才会出现这一状态。虽然有些超导体可在较高的条件下工作,但它们必须承受极大的压力,这意味着它们无法在实际中应用。因此,超导最主要的门槛就是温度。近年来,越来越多的超导材料问世,不断刷新临界温度。

室温超导真的来了?

美国罗切斯特大学的兰加·迪亚斯研究团队表示,他们已经创造出了一种在室温(room temperature)和相对较低压力条件下工作的超导体。超导体在常规条件下工作,可能预示着一个高效率机器、超灵敏仪器和革命性电子产品的新时代即将到来。

罗切斯特大学的物理学家兰加·迪亚斯在3月7日的美国物理学会会议上表示:“这预示着,对实际应用有用的新型材料已经出现。”

这种超导体是由氢、氮和镥组成的材料。Dias和他的同事们将这些元素混合在被称为金刚石压砧(diamond anvil cell)的装置中。然后,他们改变了压力,并测量了化合物中的电流阻力。

令人惊讶的是,在约21摄氏度的温度条件下,这种材料似乎失去了任何对电流的阻力。不过,实现超导仍然需要10千巴的压力,这大约是大气层压力的1万倍。但这远远低于室温超导体通常所需的数百万个大气压。如果这项研究结果得到证实,这将使这种材料更有希望应用于现实世界。

常压下的室温超导有何意义?

超导体具有十分重要的意义,如果我们的电线都采用超导体,那就不会存在能量衰减。我们现阶段使用的特高压输电技术,其实就是提高输电线的电压,来尽可能降低能量损耗,可如果使用了超导电线,将完全不存在这个问题,将彻底改写整个行业,我们可以直接以市电电压传输电力,完全不需要变电站,我们或许可以直接使用直流电。

如果最终研发出了对环境要求不那么苛刻的超导材料,那将对人类来说是“革命性”的。它可以大幅减少电力损耗,显著提高电子产品性能,能源问题得到重大缓解,甚至可以帮助人类寻求宇宙的起源等科学问题。

发现室温超导的科学家此前争议不断

不过据报道,这项研究可能会面受到非常严格的审查,因为Dias团队曾于2020年宣布实现室温超导,但仍需要巨大的压力。当时,迪亚兹的团队声称开发出了一种由碳、氢和硫制成的材料,它在约15摄氏度温度和267吉帕(相当于大气压的260万倍)的环境下,电阻急剧下降甚至消失。

经顶级科学杂志《自然》杂志发布后,这篇报告曾经盛极一时,但也引发了很大争议,科学界纷纷怀疑一些数据可能存在欺骗行为。后来,迪亚兹的团队在2020年11月20日对文章进行了更正。

去年2月,《自然》在该论文中附上了一份编辑说明,表示正在调查数据问题,建议读者在引用时要谨慎。9月,《自然》不顾迪亚斯及其合著者的反对,撤下了这篇报告。

另外在2017年,当时在哈佛大学的迪亚斯和他的导师伊萨克·西维拉在杂志上发表的一篇同行评议论文中声称发现了金属氢。但当研究人员试图用激光测试具体压力值时,随着一声异响,其中一粒钻石碎为粉末。一些学者随即质疑,金属氢样本或许从未造出过。

然而这一次,兰加·迪亚斯在接受媒体采访时表示,自己已多次重复实验,有信心过审。

中科院物理研究所:让子弹再飞一会

3月9日,中科院物理研究所发文探讨室温超导,表示这项工作无疑是突破性的,相关证据也很充足,但物理学的研究终究不是一家之言,任何科学研究都应该经得起验证,这个也不例外,这项工作势必要经过行业内各个研究组的重复,如果经过多次重复之后,确定该结果的正确性,那将是划时代的工作。

另外由于Dias之前的“前科”,领域内许多科学家对Dias研究团队持不信任态度,但这次Dias给出很多原始数据,可以说全面又丰富,况且这次的成果只需要1GPa的压强,重复起来相对简单,想必很快就可以对该成果给出一个定论了。让我们拭目以待吧。

潇湘晨报综合报道

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