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全球首个!韩宣称研发成功室温超导体世界哗然!多方质疑

来源:爱游戏平台下载    发布时间:2024-07-13 05:41:17

  今年年初,源自美国赌城拉斯维加斯的一则爆炸性新闻,美国罗切斯特大学物理学家Ranga Dias报告关于室温超导研究的里程碑式突破。

  很多人或多或少的听过超导体。具体的作用简单点儿说就是导体的电阻降低为零,就是电通过此介质传输不会有任何损耗(也就是不会以发热的形式部分消失)。 超导这个概念远在1911年荷兰莱顿大学K.Onnes等人的研究,他们发现将温度降至零下269℃以下时,水银的电阻会变为0。Onnes本人也因此获得了1913年诺贝尔物理学奖。

  时光荏苒,百年之后的今天,超导理论终于又取得重大研究突破。维持低温本身就要消耗大量昂贵的低温液体,所以除了科学实验外,超导体在生活中的商用很难实现,如果室温超导,也就是在常温状态无需冷却的条件下实现零电阻导电,将会是如今已经陷入能源危机的人类社会的福音。

  首先,我们来看一下室温超导是什么。超导就是超级导电,其电阻为 0,电流流经超导体时不会产生热损耗。室温超导是在室温条件下实现的超导现象,室温超导体是在高于 0°C 的温度下有超导现象的材料。相较于其他超导体,室温超导体的条件是日常较容易达到的工作条件。

  截至 2020 年,最高温的超导体是超高压的含碳硫化氢系统,压力 267 GPa,其临界温度为 +15°C。在一般大气压力下的最高温超导体是高温超导体铜氧化物,它在 138K(−135 °C)的温度下有超导现象。

  实现室温超导的条件极其苛刻,目前的条件只能支持在极高压力或极低温度下实现超导态,更不用说其较高的成本和有限的应用场景了。如果能够实现常压室温超导,有人表示,「这将成为人类有史以来最伟大的科技发现之一,也将会拿遍诺贝尔奖。」还有更多人表示,常压室温超导如能实现,将开启第四次工业革命,使二十一世纪成为超导时代。

  那么对于人类社会和普通人来说,实现常压室温超导会产生哪些切身的影响呢?从下面几个示例可以窥见一二。

  先拿最常见的与电有关的产品来说,超导电器没有了电阻,将彻底解决由电阻产生的损耗问题。超导计算机(电脑)不再需要考虑散热问题,变得更轻薄,运行速度也会极大提升;家庭用电量将大大降低;电动汽车将全面取代燃油汽车。

  再看能源发电输电行业,原本很多烧油的设备(比如柴油机、汽油机)将改用超导电机,将彻底改变石油、化工、航空航天、冶金等众多行业。同时超导材料做成的超导电线和超导变压器可以几乎无损耗地输送电力,缺电问题将成为历史。

  还有磁悬浮,超导材料的出现可以制作高速超导磁悬浮列车,磁悬浮轨道交通将大面积建设。还有更科幻的,可控核聚变技术将有望实现。《三体》中的场景将成为现实,人类驶向宇宙,人类历史将重写。

  7月26日,韩国研究团队发布论文,声称成功发现了世界上首个室温超导体“LK-99”,该材料在常压下127摄氏度就可以达到超导临界点。消息一出,瞬间引爆全球。科研人员普遍认为,该发现的真实性取决于其它团队能否成功复现结果。出人意料的是,全球首个宣布复现的消息,出现在了专业讨论的内容社区知乎上。知乎答主“半导体与物理”宣布其所在研究组已经开始试验,并将直播试验进度和结果。

  相关论文一经发布,问题“韩国研究人员声称发现常压室温超导材料,具体情况如何?可信度有多高?”就快速登上知乎热榜第一。截至7月27日15点,该问题浏览量已超3071万。

  如真如其所述,这将是近几十年来物理学领域最重大的发现之一,也可以称之为现代物理学的一项“圣杯级”成就。

  但是,全球各国专家们目前对这一研究成果的真实性尚持保留意见。超导体是一种电阻消失、能排斥磁场的特殊材料,广泛应用于强磁场的产生和电路中能量损耗的减少。然而,传统的超导体需在低温高压环境下才能工作,这在很大程度上限制了其应用范围。因此,科学家一直以来都在努力研发在常温常压下就能实现超导现象的新材料,然而至今都未能成功。

  然而,韩国这次论文声称,他们找到了合成这种超导材料的方法,并且操作相对简单,这一消息一经曝光就在社交媒体上引发了巨大热潮。据报道,韩国团队声称可以在仅用34小时、使用简单设备就能制造出来LK-99超导体。然而,全球科学界目前对这一发现的真实性持谨慎态度。

  格拉斯哥大学詹姆斯·瓦特工程学院的Mohammad Yazdani-Asrami教授表示,虽然在常温常压下工作的超导体确实是现代物理学的一项圣杯级成就,能够引发能源、交通、医疗和通信等领域的重大发展。但是,论文尚未通过同行评审,研究结果也未经复制,可能还存在其他解释,所以现阶段对论文中的主张需要更多的审查。

  牛津大学材料科学教授Susannah Speller和Chris Grovenor也对这篇论文提出了疑虑。他们指出,数据并未显示出材料超导态下应有的表现,一些预期出现的特征并未出现,因此,目前还不能肯定这些样本具有超导性。

  剑桥大学的超导体工程教授John Durrell进一步指出,即使这一突破性的结果得到确认,实际应用也可能需要相当长的时间来实现。他在接受采访时表示:“学界对这一结果的怀疑是可以理解的,因为过去几年来有过多次声称发现了常温超导体的报告,但最终都没有得到证实。因此,我个人会保留对这项工作的判断,直到其他实验室能否复制出这一结果变得清晰为止。”

  韩国物理学家在论文中表示所有证据都可以证明,“LK-99”是世界首个室温常压超导体。一直以来,实现常温超导都是科学家们梦寐以求的追求。此前,印裔美国物理学家RangaDias也宣布实现了常温超导,但学术界迟迟无法复现其结果,后来以论文撤稿结束。

  这一次是真的吗?在知乎上,聚集了各行各业的新职人,其中就有大量科研学术人员。他们第一时就问题展开了专业讨论,并且第一时间着手复现韩国的室温超导材料,用科学分析以验证其真实性。知乎答主“半导体与物理”在韩国发布消息的当日下午19:36就在知乎上写道,“我们组已经开始做试验了,准备合成Cu3P”。

  按照另一位答主“暗中观察”介绍的合成室温超导体“LK-99”的三个步骤:第一步,合成黄铅矿Pb(SO4)O,第二步:合成磷化亚铜晶体Cu3P,第三步:生成常温常压超导体Pb(10-x)Cux(PO4)6O,大量网友在知乎实时关注着“半导体与物理”团队的复现实验。截至答主“半导体与物理”27日11:20在知乎的更新,该回答下有近五千条评论在期待答主的复现结果,2.5万赞同量。

  也有答主在知乎上详细介绍了室温超导的作用,以及将会对世界产生什么样的影响,知乎答主“洗芝溪”认为这将会开启一次新的工业革命,让人类跑步进入下一个纪元,“因为超导是目前已知最有希望成功被大规模应用的宏观量子效应。”总之,“LK-99”的诞生意味着室温超导领域的重大突破,可以说开启了一个全新的历史时代。

  尽管目前这些都是在现有知识框架下的简单推演,显然,室温超导能带给我们的远不止这些。知乎科幻电影、科普、科幻话题的优秀答主赵泠写道,性能非常合适的常温常压超导材料如果真的被发现,“那么人类向宇宙扩张的速度就会在惯性聚变推进的支持下快起来了”。

  复现验证工作预计很快就会有结果,我们可以猜测一下这种方式真的能实现超导吗?正如知乎答主“洗芝溪”所说,“真希望‘未来’能在今天到来”。

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