澳洲LK-99 超导体是什么?它会改变游戏规则吗

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当有关新型室温超导体的消息传到我的办公桌上时,我感到怀疑。我写信给我的编辑:“最后一个声称这一点的人不得不撤回他们的论文,因为他们的论文是错误的。”

怀疑是科学家和科学记者的默认立场。但今天与超导研究人员交谈时,我发现他们对突破的可能性持开放态度。

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超导体上方磁悬浮的艺术家构想。图片来源:iStock

寻找一种能够在室温下比铜线等传统导体更有效地传输电力的超导体一直是研究人员的目标物理学界已有数十年的历史。虽然超导体确实存在,例如为 MRI 机器提供动力,但目前它们只能在极低的温度下运行。超导体能够在室温下传输电力且在传输过程中不会损失功率,这一前景开启了诱人的可能性,例如开发超级动力电机,这将加速运输的电气化。

然而,超导物理学是如此复杂,我们无法准确预测超导体的特性。莫纳什大学 ARC 未来低能电子技术卓越中心主任 Michael Fuhrer 教授表示:“如果它发生了,也可能是偶然发生的。”

“认为这可能是偶然的,这并不荒谬。”刚走出左领域。”

另一个澳大利亚团队已经在尝试自己制作材料。

“人类的新时代”

我们的故事从六位作者的预印本开始,于 7 月 22 日上传到 arXiv(科学家在论文经过同行评审和发表之前在此发布论文的服务器)。

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同一个韩国团队在同一天上传了第二篇论文,有两个不同的特点:一个更性感的标题和只有三位作者。 3 是科学中的神奇数字,因为这是多少人可以分享诺贝尔奖的数字。

这篇论文在互联网上引起了热潮,一些人对报道中发现的一种名为 LK-99 的化合物的作用表示欢迎。室温超导体是千载难逢的科学突破。

但是第二篇论文……不同寻常。在描述了 LK-99 后,研究人员以我以前在科学论文中从未见过的一句话结束。

“我们相信我们的新发展将是一个全新的历史事件,为人类开启了一个新时代。”

ArXiv 每天都会发表大量未经同行评审的论文——科学过程中的废物。 “这些有时被称为‘不明超导物体’的东西可靠地出现在 arXiv 上。大约每年都会有一个新的,”加州大学戴维斯分校的凝聚态实验家 Inna Vishik 告诉《自然》杂志。

但 LK-99 引起了 X(以前称为 Twitter)用户的注意,其中包括一位冷冻咖啡企业家发帖称:“今天可能是我一生中最大的物理发现。”

这条推文获得了 28,000 条转发,引发了一场炒作。

什么是超导体?

你的房子通过一根粗电线接收电力。电子(带负电的粒子)沿着导线运行。这些颗粒倒入烤面包机并烤焦面包。

当电子沿着电线运行时,它们会碰撞电缆中的原子,从而产生摩擦。我们的电网因摩擦损失了大约 10% 的电力。旧电灯泡利用这种特性将电转化为热和光。

超导体无摩擦、无损耗地传输电力。怎么办?

电子通常会相互排斥,因为它们带负电。超导体会促使这种力分解。电子配对,因此更难碰撞,从而将摩擦力减少到零。

超导体还可以排出磁场,使它们悬浮在磁铁上方。

但超导体的用途仍然有限,部分原因是需要极端条件 - 极高的压力或低于 -100 摄氏度的温度。 Fuhrer 表示,自从超导体被发现以来,科学家们已经慢慢发现了工作温度接近室温的超导体,但自 20 世纪 90 年代以来,进展已经停滞。

我们可以用超导体做什么?

我们已经有了超导体。它们为核磁共振成像机、聚变反应堆和日本正在建设的磁悬浮列车线路提供动力。

室温超导体显然更加实用;日本必须将其磁悬浮超导体冷却至-269℃。我们可以重新布线电网。

“只要这样做,我们就能获得一个非常重要的方向来实现减少二氧化碳排放的目标,”昆士兰科技大学超导研究员理查德·泰勒博士说.

我们甚至可以建造超高速电子设备并推动实用的量子计算机的发展,或者建造更强大的电动机——在我们尝试实现交通电气化时很有用。

LK-99 可以叠加吗?

LK-99可以通过拉瑙铜矿和磷化铜烘烤制成。该论文声称它具有超导性,并在室温下表现出磁悬浮作用。

这可能是真的吗?

超导科学对争议并不陌生。就在去年,一篇声称发现室温超导体的论文被世界顶级科学期刊《自然》撤回。

我认为这很重要。如果我们不能信任一篇发表在《自然》杂志上的论文,我们能给预印本多少重视?

来自韩国的报道提出了更多问题,一位作者显然感到不安该论文在同行评审之前发表。

其他团队正在努力复制这一发现,其中包括泰勒,他说他正在努力获取材料。 “这似乎很难合成。”Nature 报道称,截至上周五,一些实际实验和计算机模拟都无法合成 - 即使是 X 得到的那些兴奋于。另一个团队在 arXiv 上发布了一篇论文,声称该材料根本不具有超导性,而只是一块磁铁。

最初的 LK-99 论文怎么样?研究人员将它们描述为《科学》中的“马虎”和“可疑”,但这可能只是一个表述问题——这是一项尚未经过同行评审的研究。

这将我们带向何方?泰勒说:“我们必须等待,看看其他小组可以采取什么措施来重现结果。” “这就是科学方法的运作方式。”

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