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中國科學(xué)院官方解讀韓國室溫超導(dǎo)“LK-99”進(jìn)展
8月14日,中國科學(xué)院官方發(fā)布了題為《那些年室溫超導(dǎo)的疑云后來都怎么樣了》的文章,對近期韓國團(tuán)隊發(fā)表論文聲稱發(fā)現(xiàn)室溫超導(dǎo)“LK-99”事件最新進(jìn)展進(jìn)行綜述總結(jié),并復(fù)盤了過往相關(guān)重要事件。
該文指出,在人們探索超導(dǎo)的一百余年中,LK-99不是第一個被宣稱實現(xiàn)室溫超導(dǎo)的材料,也不是第一個在后續(xù)的驗證中陷入爭議的材料。事實上,很多種所謂的“室溫超導(dǎo)體”最后都無法定論,被物理學(xué)家們仿照不明飛行物UFO戲稱為“不明超導(dǎo)體”(Unidentified Superconducting Object,USO)。
對于室溫超導(dǎo)的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀,該文認(rèn)為:“我們不得不承認(rèn),在真正的室溫超導(dǎo)體出現(xiàn)(或者被可靠的理論證實是不可能的)之前,這樣類似的新聞可能會一個接一些,并有在可能引起一陣關(guān)注、挑起一次股票的波動后,讓人們失望而歸。不可否認(rèn)的是,常溫超導(dǎo)的真正到來將為世界帶來巨大的改變,但探索的道路可能漫長而艱辛,我們不妨懷著平靜的心情去留心,去期待?!?br/>
此外,文章還指出發(fā)現(xiàn)室溫超導(dǎo)材料背后的難點:
新的超導(dǎo)材料要想獲得認(rèn)可,既需要作者給出令人信服的數(shù)據(jù),又需要其他同行能夠重復(fù)出同樣的效果——北京的超導(dǎo)材料在紐約同樣應(yīng)該超導(dǎo),這是物理人執(zhí)著的信念。要想確定一種新材料是否具有超導(dǎo)性,總需要用一臺儀器對一塊樣品做點什么。因此,對疑似超導(dǎo)體的驗證工作至少可以分成兩大部分:獲得一塊高質(zhì)量的樣品和對樣品完成測試。
制備樣品就不是一件易事。雖然大家經(jīng)常戲稱制備樣品就像煉丹,但畢竟不是所有丹藥都能讓人長生不老(好像是所有丹藥都不能長生不老)。對于超導(dǎo)材料,“高質(zhì)量樣品”往往代表一塊大小合適的干凈的單晶。用來測試的晶體缺陷要盡可能地少,而雜質(zhì)則要幾乎完全排除。因此,晶界雜亂無章而且有大量雜質(zhì)的多晶雖然容易燒結(jié),但測試結(jié)果卻很難說服嚴(yán)苛的審稿人和同行。要想制備出能用的樣品,需要昂貴的高純原料、復(fù)雜的燒結(jié)條件,以及難以言說的經(jīng)驗和一些運氣。
就算獲得了堪用的樣品,怎樣用它測出用說服力的數(shù)據(jù)同樣是一件技術(shù)活。常壓超導(dǎo)的樣品測起來簡單些,但也要有很多步驟。樣品首先需要清潔、用細(xì)砂紙打磨——如果磨的力量輕了,樣品表面的雜質(zhì)沒被剝離,就會帶來假信號;如果磨得重了,樣品又可能直接四分五裂。幾毫米長的樣品磨好以后,還要并排粘上四根導(dǎo)電電極,用類似中學(xué)伏安法電壓表內(nèi)接的方式測試電阻。電極要粘得平行等長,彼此還要留出足夠的距離。從打磨到粘電極,這些顯微鏡下的精細(xì)活都要迅速完成,不然樣品在空氣中氧化變質(zhì),前面的工作就會全部前功盡棄了。
高壓超導(dǎo)的驗證則會更困難。且不說上百萬倍大氣壓強(qiáng)的實驗條件本身就勸退了大部分實驗室參與驗證的努力,單考慮測試技術(shù)本身就復(fù)雜到令人咋舌。要想辦法給樣品均勻地施加并傳導(dǎo)壓力而不至于損壞;要將樣品連同加壓裝置一起冷卻、加磁場;要從加壓機(jī)構(gòu)中引出四根導(dǎo)線連接測試設(shè)備的電壓表和電流表;還要壓制復(fù)雜裝置和極端條件產(chǎn)生的噪聲信號……所以高壓超導(dǎo)似乎著實有些命途多舛:金屬氫超導(dǎo)的樣品揮發(fā),不了了之;臨界溫度200余K的碳硫氫雖然名噪一時,但去年終究撤稿;今年三月的镥氮氫超導(dǎo)如今也接近草草收場……
文章總結(jié)稱:“或許,未來會有更多的‘室溫超導(dǎo)材料’出現(xiàn)又被證偽;或許,常壓室溫超導(dǎo)根本就不存在。但人類對溫和條件下超導(dǎo)的探索不會停止。這是工程學(xué)的期盼,也是科學(xué)的追求?!?/span>