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年7月25日,韩国某研究团队宣称发现了一种潜在的“室温常压超导体”。这一消息迅速在全球范围内引起热议,还引发了科学界乃至民间科技爱好者对实验结果的复现热潮。
然而截至目前,还没有任何一个复现结果能完全印证韩国团队的“重大发现”。印度国家物理实验室与北京航空航天大学的两项实验均没有观察到“LK-99”的超导迹象。东南大学科研团队宣布测到“LK-99”样品零电阻的实验结果,但并非在室温下,而是在K(约-℃)的低温条件下,并且并没有测到该物质应该出现的抗磁性。
近日也有国内视频博主宣称“LK-99”倒挂悬浮成功,但目前已删除视频并道歉称视频所用样品并非“LK-99”,无超导性。
那么,究竟什么是“室温超导”?关于“室温超导”目前我们又知道些什么?面对关于超导技术的“重大突破”,我们普通人又该怎么做?荔枝新闻为你快速科普。
超导体是什么?
不同的物质材料,根据它们的电流传导表现,可大致分成:绝缘体、半导体与导体。
影响材料导电性能的,是电阻,也就是物流阻碍电流通过的能力。电阻的大小,往往与温度相关。
那么,当温度下降到很低的情况下,电阻会呈现怎样的变化呢?
年,荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯(HeikeKamerlinghOnnes)在实验中偶然发现,在-℃,水银的电阻突然消失,昂内斯把物质的这种状态称为“超导态”,把电阻突然变为零时的温度叫做“超导临界温度”。
电阻为零,电流就可以在这种材料中“无阻畅游”。所以,能在特定温度下实现零电阻的导体,就被称为“超级导体”,也就是超导体。
超导体除了零电阻的特性,还有第二大特点——“完全抗磁性”。即在超导态下,超导体对外部的磁场完全排斥。
超导体的“完全抗磁性”,是在年由瓦尔特·迈斯纳和罗伯特·奥克森菲尔德两位科学家发现,因此,超导体的完全抗磁性现象也被命名为“迈斯纳效应”。
所以,今天人们判断一种物质材料是不是超导体,只要认准“零电阻”和“完全抗磁性”两大指标。
室温超导体又是什么?
无论在科学界还是在诸多行业领域,超导体实在是太美妙了!
“零电阻”的特性,意味着超导体可以将远程输电的成本打下来——无需复杂超高压技术,电力长途输送几乎无损耗。
“完全抗磁性”,可以让超导体在磁场中悬浮,如果用于磁悬浮列车,可以用更低的成本实现更大范围的高速轨道交通。
此外,在医疗设备、精密仪器、电子通信、航空航天等多个领域都期待着超导技术的更大突破。
毕竟,目前人类已知的物质,要进入“超导态”,首先要达到很低很低的“超导临界温度”——动辄就是零下一两百摄氏度,对环境和设备要求太高,还难以广泛应用。
所以科学家们一直在寻求提高超导材料的临界温度,寻找相对以往低温超导体的高温超导体。当然,这里的“高温”是指相对于绝对零度而言。
多年来,全球无数科学家投身其间,寻找新的超导体,不断提升超导临界温度。
年,IBM的科学家柏诺兹和缪勒,在一种氧化铜材料中发现了高温超导性,可以在35K(约-℃)的温度下变成超导体,大幅提高了超导临界温度,因此荣获诺贝尔物理学奖。
年,由美德两国科学家组成的研究小组经过实验证实,高压下的氢化镧在K(约-23℃)中具有超导性,这是目前已被证实的超导临界温度最高纪录。
但是,目前发现的超导材料依然低于0℃,而要实现室温超导,即在接近室内温度的条件下进入超导,还是科学界难以企及的梦想。找到室温超导体,因此被视为凝聚态物理学的“明珠”。
争议不断的“超导新突破”
人类研究超导的历史只有年,但相关研究迄今已获得五次诺贝尔奖,足见其在当今科学研究中的重要价值。科学家们指出,室温超导技术的突破,改变的将不仅仅是人类物理学和材料学的认知,更将极大地改变这个高度依赖电力和精密电子设备的人类社会,直接助推第四次工业革命。
然而,最近几年关于室温超导的一些“突破性进展”,引发了更多的质疑与批评。
年,美国罗切斯特大学物理学家兰加·迪亚斯(RangaDias)和他的同事在《自然》杂志上发表论文称,一种含碳、硫、氢的化合物能在约15摄氏度下表现出超导性能。消息一出,轰动一时。然而,年9月,《自然》杂志撤回了这篇论文。
今年3月,迪亚斯团队再次宣称,在一种掺氮的镥氢化物中,发现接近常压下的室温超导现象,但这项“成果”,至今还没得到世界其他团队的重复验证。
本次受到广泛 与此同时,“LK-99”的问世,尤其是其对实验环境和制造设备相对简单,掀起了全球学界甚至民间科学爱好者们效仿实验的热潮。
可尴尬的是,截至目前,世界上还没有任何团队能够复现成功。
8月3日,韩国超导和低温物理学会对外发布声明称,该团队宣称合成的物质“LK-99”还不能被证实为室温超导体。而在部分投资市场上趁机炒作的一波“超导热点”,在狂欢过后只落得一地鸡毛。
人类对室温超导技术和理想超导体的探索正在加速推进,新成果涌现的频率一定会大大提高。但是,基础科学的研究专业艰深,让其部分所谓“突破性研究成果”真假难辨,即便是本领域内的学者专家,想要准确地验证评价,尚且要花费时间和精力,又遑论隔行隔山的普罗大众?
在荔枝新闻此前的采访中,国内顶尖的超导专家提醒公众:保持对科学好奇心与热情固然可嘉,但更要小心谨慎,不要受相关“小道消息”的煽动,更别被市场上某些概念题材炒作搭进去自己的血汗钱。
(荔枝新闻记者/顾慧敏王晟)