太平洋時(shí)間3月7日,美國(guó)羅徹斯特大學(xué)的Ranga Dias團(tuán)隊(duì)聲稱(chēng)成功研發(fā)出了在接近常壓環(huán)境下工作的室溫超導(dǎo)材料。如果這項(xiàng)成果真的可靠,那么常壓下的室溫超導(dǎo)技術(shù)幾乎已經(jīng)近在咫尺。這項(xiàng)成果本身也將成為21世紀(jì)以來(lái)最重大的技術(shù)突破之一。
但是就在半年前,Dias團(tuán)隊(duì)已有一項(xiàng)高壓室溫超導(dǎo)研究遭到了Nature的“單方面撤稿”。原因是學(xué)界對(duì)其研究數(shù)據(jù)的廣泛質(zhì)疑。那么,這一次Dias團(tuán)隊(duì)帶來(lái)的室溫超導(dǎo)成果,是可靠的嗎?
(資料圖片僅供參考)
Nature再次發(fā)表了Dias的論文
太平洋時(shí)間3月7日15時(shí)12分至24分,Ranga Dias在美國(guó)物理學(xué)會(huì)年會(huì)會(huì)議上作了簡(jiǎn)短的分享,并且尚未接受任何提問(wèn)。而正是這十多分鐘的報(bào)告,再次引爆了學(xué)界輿論。
Dias團(tuán)隊(duì)表示,他們構(gòu)建出了一種三元镥氮?dú)潴w系的超導(dǎo)材料,該材料在10kbar壓強(qiáng)下(約一萬(wàn)個(gè)大氣壓),超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度最高達(dá)到了294K(約21攝氏度)。也就是說(shuō),如果研究可靠,他們成功實(shí)現(xiàn)了近常壓環(huán)境下的室溫超導(dǎo)材料。Ranga Dias表示:“這是可實(shí)際應(yīng)用的新型材料的一個(gè)開(kāi)端。”
但是,研究成果確實(shí)可靠嗎?
上一次撤稿
2020年,Dias團(tuán)隊(duì)在Nature發(fā)表封面文章,研究宣稱(chēng)在267 GPa、287 K(約15 ℃)條件下實(shí)現(xiàn)了碳-硫-氫(CSH)體系超導(dǎo)材料。盡管該材料還只是在極端壓力條件下鍛造的碳、硫和氫的微粒,但它仍然極大地震撼了人們,因?yàn)槌瑢?dǎo)材料的低溫限制基本被攻破,已十分接近于室溫。
2022年9月26日,Nature撤下了該論文,撤稿聲明顯示,該研究關(guān)鍵數(shù)據(jù)處理、分析的有效性受到懷疑。盡管Dias等作者堅(jiān)持認(rèn)為,原始數(shù)據(jù)能夠支持論文的主要結(jié)論。但是,論文發(fā)表兩年中其他科學(xué)家對(duì)研究數(shù)據(jù)的頻繁質(zhì)疑,無(wú)疑削弱了論文可信度。
這一金剛石壓砧裝置為超導(dǎo)材料提供了必須的壓力
圖片來(lái)源:DAN SHIM/ASU
佛羅里達(dá)大學(xué)凝聚態(tài)物理學(xué)家James Hamlin說(shuō):“人們質(zhì)疑這項(xiàng)研究已有相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間。” 加州大學(xué)圣地亞哥分校理論物理學(xué)家Jorge Hirsch表示,僅僅是撤稿還不足夠,他認(rèn)為這反而掩飾了該研究中的學(xué)術(shù)不端現(xiàn)象:“我認(rèn)為這里面有大問(wèn)題,你不能把它視作普通的意見(jiàn)分歧。”
質(zhì)疑主要來(lái)源是數(shù)據(jù)的真實(shí)性與數(shù)據(jù)解釋。這里涉及的主要數(shù)據(jù)是磁化率。超導(dǎo)的特性變化不僅僅在于電阻的降低,其另一個(gè)關(guān)鍵特征是完全抗磁性。完全抗磁性又稱(chēng)邁斯納效應(yīng),是指超導(dǎo)體從一般狀態(tài)相變至超導(dǎo)態(tài)的過(guò)程中對(duì)磁場(chǎng)的排斥現(xiàn)象。
但要在金剛石壓砧中測(cè)量邁斯納效應(yīng)近乎不可能,因此科學(xué)家們轉(zhuǎn)而測(cè)量另一個(gè)相關(guān)量,即“磁化率”。但測(cè)量磁化率難度也不小,比如樣品尺度太小、高壓環(huán)境、實(shí)驗(yàn)組件嘈雜的背景磁信號(hào)都是測(cè)量的阻力。
Dias的研究的磁化率測(cè)量數(shù)據(jù)是導(dǎo)致撤稿的主要原因。Dias的團(tuán)隊(duì)報(bào)告說(shuō),他們?cè)跍p去背景信號(hào)后測(cè)量到了磁化率數(shù)據(jù),但卻沒(méi)有公布這一原始數(shù)據(jù)。針對(duì)部分批評(píng),Dias 和 Salamat 在2021年將論文發(fā)布到 arXiv 預(yù)印本平臺(tái),該版本包含了原始磁化率數(shù)據(jù),并試圖解釋他們是如何減去背景信號(hào)的。
Ranga Dias
圖片來(lái)源:J. Adam Fenster / University of Rochester
這種不完全披露數(shù)據(jù)的方式,受到了很多人的批評(píng)。更有人質(zhì)疑,Dias所謂數(shù)據(jù)處理是一種捏造,所謂的室溫超導(dǎo)其實(shí)并不存在,真實(shí)發(fā)生的其實(shí)“只有一次學(xué)術(shù)不端”。
而至于本次研究,同樣的質(zhì)疑依然存在。尤其是Dias團(tuán)隊(duì)在剛剛與Nature方面經(jīng)歷了一次不愉快的撤稿后,Dias所發(fā)布的研究一定會(huì)面臨學(xué)界更嚴(yán)格的審視。
這次室溫超導(dǎo)的結(jié)果如何?我們且讓子彈飛一會(huì)兒。
參考文獻(xiàn):
[1] https://www.nature.com/articles/s41586-023-05742-0
[2]https://www.sciencenews.org/article/superconductor-room-temperature-scrutiny
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