这次韩国发现的“超导体”，是实质性突破还是虚假宣传?
热搜大全 2023-07-31
今年3月份，美国曾有一则有关超导体的新闻。超导体是一种特殊的材料，当温度降低到特定点以下时，电流可以在其内部毫无阻碍地流动。这使得超导体在许多领域具有广泛的应用潜力，如能源传输和储存、医疗设备等。 这则消息揭示了美国科学家在超导体研究领域取得的重大突破。根据报道，他们成功地合成了一种新型超导体材料，其临界温度高达200摄氏度。这一突破性的进展在全球范围内引起了广泛的关注和赞赏。 超导体的临界温度是指物质在这一温度以下才能表现出超导性的临界点。过去，科学家们只能合成临界温度较低的超导体，需要极低的温度才能实现超导现象。而该新型超导体的临界温度高达200摄氏度，进一步推动了超导体技术的发展。 这一突破具有重要的意义，能够在实际应用中降低设备的成本和复杂性，提高能源传输效率，进而推动可持续能源的发展。科学家们正在进一步研究该新型超导体的性质和应用潜力，以期找到更多的实际应用场景。 值得一提的是，中国科学家也在超导体研究方面取得了重大突破，并且已经成功合成了临界温度高于300摄氏度的超导体材料。这证明了中国在科学研究领域的实力，在全球超导体研究的竞争中占据了重要地位。 总之，超导体领域的新闻再次引起了人们的关注。科学家们不断突破技术难题，推动着超导体技术的发展，为未来的能源和科技进步开辟了新的可能性。我们期待着超导体技术能够在更多领域发挥积极作用，为人类带来更多福祉。
图片来源：arXiv
论文一经公布，便火速出圈引发了热烈讨论。甭管是圈内人还是圈外人都炸开了锅。
由于消息过于炸裂，是真是假一时间众说纷纭。
图片来源：推特
很多网友更是将其称之为 " 第四次工业革命 "！
图片来源：领英
当然也有网友表示：这要么是诺贝尔奖，要么就丢脸丢大了！
图片来源：Reddit
除了在国外出圈之外，韩国团队的发现也在国内掀起了不小的浪花，中科院物理所就 " 前排吃瓜 "。
图片来源：中国科学院物理研究所微信公众号
许多物理界的科学家们既兴奋又怀疑，多方研究组的复现实验已经在路上，相信很快重复实验就将揭晓谜底。
图片来源：iStock/ktsimage
超导作为物理界顶流（超导又称 " 物理学百年‘圣杯 '"）的存在，每次一有点啥风吹草动，基本上都能在全球来一波 " 惊雷炸响 "。
看别人吃瓜吃得热闹，自己还在一头雾水。
超导究竟是什么？韩国团队又有什么新突破？如果是真的，能带来什么影响？
今天老狐带你一起吃上瓜。
超导是什么？
我们身边的材料根据导电性，可以分出绝缘体、半导体、导体。
那有没有一种材料，在某一温度下，它的电阻能为 0 呢？
1911 年，荷兰物理学家昂尼斯发现，汞在极低的温度下，其电阻消失。于是，将这种现象称为 " 超导 " 状态。
由此可以得出，超导第一个性质：导电性能特别好，以至于电阻是零。
图片来源：百度百科
我们经常说电生磁，磁生电，电和磁不分家。
1933 年，迈斯纳和奥森费尔德发现，在超导体进入超导态后，会把磁感线排斥到体外，从而使超导体内的磁感应强度永远保持为零，也就是 " 完全抗磁性 "，即 " 迈斯纳效应 "。
图片来源：英文维基百科
至此，人们已经认识到了超导体的两个最基本的性质：
零电阻效应和完全抗磁性。
图片来源：Rick / Adobe
电阻为零意味着可以零损耗输电，要是把输电损耗省掉，专家估计人类的能源就能多用 100～200 年。
具备完全抗磁性，能产生强大的磁场，就能用来做医院里的核磁共振和磁悬浮列车了 ......
看到这，老狐也着实理解，为啥大伙儿这么激动了。
韩国团队做了什么？
韩国团队发表的第一篇论文《第一个室温常压超导体》宣称，在常压条件下，一种改性的铅磷灰石（LK-99）能够在 400K（127 ℃）以下表现为超导体。
论文中展示的 LK-99 材料（右上）
要知道，3 月份闹得沸沸扬扬的美国 Ranga Dias 团队，都还需要加压到 1 万个标准大气压，且临界温度 21 ℃。
该论文发布几小时后，另一篇论文内容更加详实的同题论文也在 arXiv 网站发布。
图片来源：arXiv，第二篇论文
不知道大伙儿有没有发现，两篇论文作者仅有两位重合。
第一篇论文发表后，第二篇论文协作者之一 Hyun-Tak Kim 接受媒体采访时表示：
两篇论文采用了相同的方法，然而 " 首个室温常压超导 " 这篇里存在许多缺陷，同时还没有经过自己允许就把论文上传到 arXiv 上。
图片来源：William & Mary
还有网友表示，团队成员抢发署名三位作者的论文，或因诺贝尔奖最多只能由三人分享。
两篇论文之后，韩国团队又发表了一个展示迈斯纳效应的 LK-99 " 悬浮 " 的视频。
出现迈斯纳效应
" 有图有真相 " 了，但不少科学家还是对此提出质疑，认为韩国团队的论文及视频都存在问题。
毕竟，大家都见过了好几次室温超导领域的学术乌龙了。
1987 年，一种名为 YBCO 的化合物被发现为系列液氮温度以上的高温超导体。
图片来源 Wiki
之后，研究人员不断寻找室温超导体的蛛丝马迹，但最终发现这些 " 痕迹 " 均在仔细观察后消失，曾被寄予厚望的多种化合物都被证实为仅仅是虚幻的 " 室温超导体 "。
今年 3 月，纽约罗彻斯特大学物理学家 Ranga Dias 及其团队宣称通过使用由氢、氮和镥制成的新材料，在 1GPa 压强条件和 294K（即 21 摄氏度）的常温条件下观察到该材料的超导特性，遭到业内众多质疑。
此前 2020 年 10 月，Dias 团队在《自然》杂志上发表论文，宣称将超导临界温度提升至 15 ℃，最终因论文数据处理不合规在两年后被撤稿。
图片来源 nature
而最近，Dias 再因为学术不端，在《物理评论快报》（PRL）发表的一篇论文中伪造数据而被撤稿。
这次韩国团队的论文发表在预印本网站 arXiv 上，该网站发布论文的门槛很低，论文往往是鱼龙混杂，质量难以得到保证。
至于是重大突破还是学术乌龙，这次的 " 子弹 " 或许不用飞太久。
图片来源：知乎
不少网友表示，论文中已经给出了比较详细的合成方法，条件也不苛刻，或许已有大批重复工作已在路上。
如果是真的，能带来什么呢？
韩国超导如果是真的，人类的文明或许将从物理层面彻底的颠覆。
正如前文老狐提到的，材料实现超导的条件是比较苛刻的。
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，其成本之高和场景限制可想而知。
如果能在常温常压就用上超导，一切都迎刃而解了。
小到芯片、大到电网输电甚至是量子计算和核聚变等新兴领域，都可能会被颠覆。
图片来源：知乎
就拿我们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。
再看能源方面，超导技术可以应用于制造高效的能源存储设备，这将极大地推动可再生能源发展，减少对化石燃料的依赖。
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。
想必大家都看过电影《阿凡达》，潘多拉星球的悬浮的山其实就与超导有关，山里面神奇的矿石正是室温超导矿石。
电影《阿凡达》里的神秘悬浮大山和室温超导矿石
也许不久的将来，电影之外的现实世界，真的能等来室温超导体。
参考资料：
网易新闻、量子位、每日经济新闻、澎湃新闻、天理研究院
编辑：不吃麦芽糖
