物理學界又被扔下一枚核彈！
還是因爲那石破天驚、看上去分分鍾要把諾獎斬獲馬下的四個字：
室溫超導。
并且這次，來自羅徹斯特大學的 Ranga Bias 團隊，給出的結果壓強更低，臨界溫度更高：
新材料在約 21 ℃的室溫條件下，加壓到 1 萬個标準大氣壓就會出現超導現象。
p.s. 人類已經可以在 5-6 萬個大氣壓下合成鑽石。
在拉斯維加斯，最新成果的發布現場，小小報告廳裏擠滿了各路物理大牛。包括高溫超導先驅朱經武教授，以及此前一直在質疑室溫超導的日内瓦大學凝聚态物理學家 Dirk van der Marel。
△圖源：周華 @aps，左一爲朱經武
而在報告廳外，更是擠滿了大批未能入場的物理學研究者，以至于保安需要不斷驅散人群，防止消防隐患。
就在今天淩晨，Nature 還正式發表了 Dias 團隊的新論文。時間戳顯示，這篇論文在 2022 年 8 月投出，今年 1 月 18 日被 Nature 接收。
這事爲何如此受關注？
畢竟如果室溫超導成真，那麽超導磁體相關研究，如粒子對撞機、可控核聚變、量子計算機等，都将獲得新突破，還能降低我們日常生活中電力傳輸損耗的問題……總之是物理層面巨大的突破。
消息傳開，全球都炸鍋了。
相關問題直接連夜沖上知乎熱搜第一。
Reddit 上，這一話題的熱度也是隔幾分鍾就往上竄一竄。
狀态嘛，就是一整個興奮期待又充滿猶疑。
興奮的是，盡管 1GPa 的壓力值仍然很高（約爲 1 萬個标準大氣壓），但在物理學中，已經是從高壓到近常壓的重大突破。
猶疑的是，事情很大條，但研究團隊有黑曆史——去年 10 月，該團隊登上 Nature 封面的 " 首個室溫超導體 " 論文，被 Nature 強制撤稿。
原因是 Nature 認爲 Dias 他們的數據處理方式有問題。并且其實驗結果也一直未能被成功複現。
這位老哥又搞啥大新聞？
不管怎麽說，咱們還是先來看一下這枚 " 核彈 " 究竟包含哪些内容。
美國物理學會年會（APS）現場，科普了好幾分鍾超導發展史後，Ranga Dias 突然拿出重頭戲——團隊發現的又雙叒一個室溫超導新材料。
這種材料由镥 - 氮 - 氫 （Lu-N-H）構成，它最爆炸的點在于，超導現象不僅能在 21 ℃的室溫條件下實現，壓強還從上百 GPa 降低到了 1GPa。
原本 Nature 那篇（撤稿的）論文介紹的新材料由氫 - 硫 - 碳組成，宣稱在 15 ℃、267GPa 壓強條件下，實現了室溫超導，當時已經震驚了一衆人。
另外，就連合成金剛石都需要 5GPa 壓強和 1400 ℃高溫……
當然，1GPa 仍然不是一個小數目，相當于标準大氣壓的 10000 倍（标準大氣壓約爲 101.325kPa）。
Ranga Dias 在會議摘要中更是宣稱：
有了這種材料，近常壓超導和應用技術的黎明已經到來。
這種材料是怎麽做出來的呢？
團隊先是從镥和氫的化合物上入手，測量了一通數據，發現在加入一點氮後，材料達成超導條件所需的溫度數值變高了，最終合成了這種室溫超導材料。
所以，團隊如何判斷自己的材料達到了超導條件？
理論上來說，仍然得靠兩個效應判斷。
一個是完全抗磁性，又稱邁斯納效應，能讓超導體内部的磁感應強度爲零，及超導體排斥體内的磁場。這種特性最大的用途是用來做磁懸浮。
另一個則是零電阻效應，指的是某種材料在常溫時是導體、半導體甚至絕緣體，但當溫度下降到某一特定值時，它的直流電阻突然下降爲零。
通常用邁斯納效應測量起來比較困難，不少研究用的都是零電阻效應的判斷方法，即在某種條件下觀察到材料電阻變爲 0。
但具體到實驗測量上就又沒這麽簡單了。
這是因爲在具體實驗中，實際能測量的合成物樣本往往非常小（使用金剛石等裝置加壓時，最大的壓力隻在兩個金剛石的 " 尖對尖 " 之間出現），導緻測量結果可能出現偏差。
與此同時，測量電阻值還需要給樣品加上額外的裝置，這又會對實驗測量精度進一步提出要求，因此在獲取測量數據後，往往還需要對數據進行處理，來判斷材料是否達成了室溫超導條件。
從數據測量方法上，團隊仍然采用了和上次相似的一種方法——使用背景減法消除嘈雜背景信号。
這是在進行背景減法前的數據和處理後的實驗結果：
這是團隊測量這種材料實現超導所需的溫度條件和壓強圖，其中在 1GPa 的時候，材料能在接近 21 ℃的溫度條件下實現超導：
但比較奇怪的是，從上面這張圖來看，随着壓力繼續增大，材料實現超導的溫度數值又變低了……
遺憾的是，Dias 的這次分享并沒有開放現場提問環節。
這次新材料的測量結果和數據是否真實，還得交給學術界的研究者去仔細鑒别。
研究者争議纏身
但正如不少網友所提醒的那樣，Ranga Dias 其人，确實争議纏身。
前文說到，在 2020 年的時候，Dias 就宣布一種由氫 - 硫 - 碳三種元素組成的新材料可以實現室溫超導（15 ℃，267GPa）。
盡管壓力條件相較此次給出的結果，距離實際應用更遠，但作爲 " 首個室溫超導成果 "，這項研究在當時同樣轟動了學界，還登上了 Nature 封面。
然而，就在這篇論文發表後的兩年間，圍繞這項研究，可謂争議不斷。其他實驗室反複嘗試，都未能複現結果。
2021 年 8 月 25 日，一個核心争議點被揪了出來：論文的磁化率數據有問題。
簡單來說，就是 Dias 團隊在處理原始數據時，用特殊方法對背景噪聲進行了去除，但在論文中卻沒有針對這一數據處理方法，給出合理的解釋。
提出 h 指數的理論物理學家 Jorge Hirsch 在驗證數據之後，直接質疑 Dias 團隊用多項式曲線拟合數據 " 是一種捏造 "，是 "一場科學騙局"。
到了 2022 年年底，這一出造假疑雲發展到高潮：Nature 直接不管 9 位論文作者的集體抗議，強制撤下了他們的封面文章。
對于這一結果，Dias 的團隊顯然并不服氣。上個月，他們又在 arXiv 上發了篇新文章，把大家質疑的種種數據重新測了一遍。
不過這一次，超導現象出現的溫壓條件有所變化：在 133Gpa 條件下，氫 - 硫 - 碳化合物的臨界溫度爲 260K，約爲零下 13 ℃。
但在争議之中，Dias 卻已經爲自己搞出的新材料成立公司，基于現有研究成果來開發商用室溫超導體。
除了這事兒外，Dias 老哥博士後期間發表的一篇論文也惹出過麻煩。
當時，他所在的哈佛大學團隊宣布合成出了首個金屬氫，論文發表在 Science 上。Dias 正是該論文的第一作者。
離譜的是，論文發表後，研究團隊稱由于操作失誤，該金屬氫樣本已經損毀或消失。
" 還需等同行複現 "
對于這次新成果，不同的網友也有不同的看法。
有一批網友已經嗨了：
要是室溫超導真的實現，意味着包括可控核聚變、量子計算在内的領域，全都會被新的技術颠覆。
甚至還有網友表示，這要是能整出來，絕對是諾獎級的研究成果。
還有網友已經開始探讨這種新材料的商業化落地可能性了。
但與此同時，也有不少網友發現了這裏面的問題，整體抱持一種謹慎态度。
一方面，有網友已經發現，這個老哥黑曆史比較多：
另一方面也有網友表示，對于這類研究，最好還是等一等同行複現的結果：
這次結果仍然隻是一家之言，而不是同行評議的結果。
而量子位一位不願透露姓名的南大凝聚态物理碩士已經表示：
論文地址：
https://www.nature.com/articles/s41586-023-05742-0
參考鏈接：
[ 1 ] https://www.zhihu.com/question/588302961
[ 2 ] https://www.reddit.com/r/science/comments/11lsyt6/researchers_claim_to_have_squeezed_room/
[ 3 ] https://meetings.aps.org/Meeting/MAR23/Session/K20.2
— 完 —
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