科學家們本周宣布了一項誘人的進展，實現了一種可以在日常條件下毫不費力地傳輸電力的材料的夢想。 這樣的突破可以改變幾乎所有使用電能的技術，為您的手機、磁懸浮列車和未來的核聚變發電廠開闢新的可能性。
通常，電流在穿過電線時會遇到阻力，幾乎就像一種摩擦，一些能量會以熱量的形式損失掉。 一個世紀前，物理學家發現了現在稱為超導體的材料，其中的電阻似乎神奇地消失了。 但這些材料只會在超自然的超低溫下失去抵抗力，這限制了實際應用。 幾十年來，科學家們一直在尋找可在室溫下工作的超導體。
本週的公告是這方面的最新嘗試，但它來自一個面臨廣泛懷疑的團隊，因為 2020 年的一篇論文描述了一種有前途但不太實用的超導材料 縮回 在其他科學家質疑一些數據之後。
這種新型超導體由镥（一種稀土金屬）和混有少量氮的氫組成。在獲得超導能力之前，需要將其壓縮至每平方英寸 14,500 磅的壓力。 這大約是海洋最深海溝底部所施加壓力的 10 倍。
但這也不到 2020 年結果要求的百分之一，這類似於在地球深處數千英里處發現的壓碎力。 這表明，對該材料的進一步研究可能會導致超導體在環境室溫和每平方英寸 14.7 磅的通常大氣壓下工作。
“這是可用於實際應用的新型材料的開端，”紐約羅切斯特大學機械工程和物理學教授蘭加·P·迪亞斯 (Ranga P. Dias) 週二對擠滿了科學家的房間說在拉斯維加斯舉行的美國物理學會會議上。
對他的團隊的調查結果進行了更全面的說明 週三發表在《自然》雜誌上，發表的同一本雜誌，然後撤回了 2020 年的調查結果。
羅切斯特的團隊從小而薄的镥箔開始，镥是一種銀白色金屬，是稀土元素中最稀有的一種，然後將其壓在兩顆互鎖的鑽石之間。 然後將一種含有 99% 的氫氣和 1% 的氮氣的氣體泵入這個小腔室，並被壓縮至高壓。 樣品在 150 華氏度下加熱過夜，24 小時後，釋放壓力。
大約三分之一的時間，該過程產生了預期的結果：一顆充滿活力的小藍色水晶。 “將氮摻雜到氫化镥中並不那麼容易，”迪亞斯博士說。
在迪亞斯博士小組使用的羅徹斯特大學實驗室房間之一中，研究生希蘭亞·帕桑 (Hiranya Pasan) 在上週的一次記者訪問中展示了這種材料令人驚訝的變色特性。 隨著螺絲擰緊以增加壓力，藍色變成了紅色。
“它非常粉紅，”迪亞斯博士說。 他說，如果壓力更高，“它會變成鮮紅色。”
通過晶體照射激光揭示了它們如何振動並解鎖了有關結構的信息。
在另一個房間裡，迪亞斯博士團隊的其他成員正在對其他晶體進行磁性測量。 隨著溫度的下降，計算機屏幕上繪製的數據中出現了預期的曲線，表明向超導體轉變。
“這是我們現在正在進行的實時測量，”Dias 博士說。
在論文中，研究人員報告說，粉紅色晶體在高達 70 華氏度的溫度下表現出超導體的關鍵特性，如零電阻。
“我持謹慎樂觀的態度，”華盛頓卡內基科學研究所的科學家 Timothy Strobel 說，他沒有參與 Dias 博士的研究。 “論文裡的數據，看起來不錯。”
“如果這是真的，那將是一個非常重要的突破，”休斯頓大學物理學教授 Paul CW Chu 說，他也沒有參與這項研究。
然而，這種情緒中的“如果”部分圍繞著迪亞斯博士，他一直受到質疑和批評的困擾，甚至一些科學家指責他偽造了一些數據。 2020 年發表在《自然》雜誌上的論文的結果尚未被其他研究小組複製，批評人士說，迪亞斯博士在讓其他人檢查他的數據或對他的超導體進行獨立分析方面行動遲緩。
去年，《自然》雜誌的編輯不顧迪亞斯博士和其他作者的反對，撤回了較早的論文。
“我對那個小組的成果失去了一些信任，”佛羅里達大學物理學教授詹姆斯哈姆林說。
儘管如此，這篇新論文還是通過了同一期刊的同行評審過程。
“論文被撤回並不會自動取消作者提交新手稿的資格，”《自然》雜誌的一位女發言人說。 “所有提交的手稿都是根據其科學的質量和及時性獨立考慮的。”
週二在拉斯維加斯舉行的會議上，許多物理學家擠滿了一個狹窄的會議室，主持人要求一些人離開，這樣他們就不必取消演講。 一旦房間變得稀疏，迪亞斯博士就能夠不受干擾地展示他的發現。 當他感謝人群時，主持人對他們沒有時間提問表示遺憾。
Strobel 博士承認圍繞 Dias 博士的持續爭議以及尚未重現的早期非凡聲明。
“我不想過多地解讀它，但這裡可能存在一種行為模式，”斯特羅貝爾博士說。 “他真的可以成為世界上最好的高壓物理學家，有望獲得諾貝爾獎。 或者還有其他事情發生。”
在壓力之下
荷蘭物理學家 Heike Kamerlingh Onnes 及其團隊於 1911 年發現了超導性。超導體不僅以基本為零的電阻攜帶電力，而且還具有稱為邁斯納效應的奇怪能力，可確保材料內部的磁場為零.
第一個已知的超導體需要的溫度僅比絕對零高幾度，即負 459.67 華氏度。 在 20 世紀 80 年代，物理學家發現了所謂的高溫超導體，但即使是那些在比日常使用中遇到的條件更寒冷的條件下也變得超導。
解釋超導性的標準理論預測，如果氫能被足夠大地擠壓，它在更高溫度下應該是超導體。 但即使是最堅韌的鑽石也會在達到如此巨大的壓力之前破裂。 科學家們開始研究與另一種元素混合的氫，推測化學鍵可能有助於壓縮氫原子。
2015 年，德國美因茨馬克斯普朗克化學研究所的物理學家 Mikhail Eremets 報告稱，硫化氫——一種由兩個氫原子和一個硫原子組成的分子——在被壓縮至約 2200 萬華氏度時，在負 94 華氏度時變得超導每平方英寸磅。 這是當時超導體創紀錄的高溫。
Eremets 博士和其他科學家隨後發現，氫化鑭（一種含有氫和鑭的化合物）在超高壓下達到負 10 華氏度的超導溫度。
有爭議的結論
在 2020 年撤回的論文中描述的研究中，迪亞斯博士的團隊使用了氫、硫和碳。 科學家們說，通過三種元素，他們能夠調整化合物的電子特性，以實現更高的超導溫度。
然而，並非所有人都相信這一點。
迪亞斯博士的主要對手是加州大學聖地亞哥分校的理論物理學家豪爾赫赫希。 他專注於 Dias 博士的團隊對碳-硫-氫化合物對振盪磁場的響應所做的測量，這是邁斯納效應的證據。 論文中的情節似乎太整齊了，科學家們沒有解釋他們是如何在情節中減去背景影響的。
赫希博士說，當迪亞斯博士發布基礎原始數據時，他的分析表明它是由數學公式生成的，無法在實驗中實際測量。 “從測量中，你不會得到解析公式，”赫希博士說。 “你會得到帶有噪音的數字。”
他對迪亞斯博士的抱怨變得如此頑固和尖銳，以至於該領域的其他人散發了一封信，抱怨赫希博士數十年來的破壞行為。
Hirsch 博士是一位在中國商店裡的牛市逆向投資者，他的目標是 BCS 理論，該理論由三位物理學家——約翰·巴丁 (John Bardeen)、里昂·N·庫珀 (Leon N. Cooper) 和 J. 羅伯特·施里弗 (J. Robert Schrieffer) 於 1957 年提出，旨在解釋超導性的工作原理。 他說，BCS 在很多方面都是“謊言”，無法解釋邁斯納效應。 他提出了自己的替代解釋。
值得注意的是，赫希博士一直在說，這些高壓材料中的任何一種都不可能具有超導性，因為氫不可能是超導體。 他幾乎沒有獲得盟友。
雖然 Hirsch 博士小心翼翼地說 Dias 博士以外的科學家沒有行為不端，但他說他們是在自欺欺人。
“在我看來，垃圾成為結論，”他說。
抗性和繁殖
佛羅里達大學的哈姆林博士也深入研究了磁測量，並表示原始數據看起來更像是來自已發表的數據，而不是相反。
當 Hamlin 博士發現他 2007 年寫的博士論文中的幾句話逐字逐句地出現在 Rias 博士的論文中時，他也感到不安。
迪亞斯博士駁斥了持續不斷的批評，並說他的團隊提供了解釋。 “我只是覺得這只是來自背景的噪音，”他說。 “我們努力不斷推動我們的科學向前發展。”
他說他仍然支持早期的結果，並且週三的論文采用了一種新的磁測量技術。 他說，該論文已經過審稿人的五輪審查，並且共享了所有支持調查結果的原始數據。
“它又回到了自然界，”迪亞斯博士說。 “所以這告訴了你一些事情。”
羅徹斯特大學發言人薩拉·米勒 (Sara Miller) 表示，經過兩次大學調查，“確定沒有證據支持這些擔憂。” 她還表示，該大學“考慮了 2022 年 9 月撤回《自然》論文的問題，並得出了相同的結論。”
對於從哈姆林博士的博士論文中復制的句子，迪亞斯博士說他應該包括引文。 “這是我的錯誤，”迪亞斯博士說。
碳硫氫材料的預印本重做測量 來自 2020 年撤稿的論文現在正在流傳，但即使這樣也引發了問題。 “它們與最初的測量值有很大不同，”斯特羅貝爾博士說。 “有人可能會說他們自己甚至沒有重現結果。”
由於新的基於镥的材料在低得多的壓力下具有超導性，許多其他研究小組將能夠嘗試重現該實驗。 迪亞斯博士說，他想為如何製造化合物和共享樣品提供更精確的配方，但首先需要解決知識產權問題。 他創立了一家名為 Unearthly Materials 的公司，計劃將研究成果轉化為利潤。
斯特羅貝爾博士表示，他從拉斯維加斯會議回來後將立即開始工作。 “我們可以在一天之內得出結果，”他說。
赫希博士還表示，他希望答案很快就會到來。 “如果這是正確的，那就證明我過去 35 年的工作是錯誤的，”他說。 “我會很高興，因為我會知道的。”
赫希博士補充道，“但我認為我是對的，這是錯誤的。”
金伯利麥基 來自拉斯維加斯的報導。
