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室温超导,真的来了吗?——一场科学界的“魔术”风波

每日经济新闻 2023-08-05 12:49:48

每经记者 王嘉琦    每经编辑 杜宇

一场超导风暴席卷了科学界和资本市场,两篇来自韩国的论文引发了全球对室温常压超导体的疯狂追捧。然而,随着越来越多的实验验证和专家质疑,这个被誉为“人类科技史上最伟大的发现”是否真的存在,还是一个谜。

韩国研究团队宣称发现室温常压超导体,引发轰动

7月22日,韩国量子能源研究所的研究团队,在预印本网站arXiv上发布了两篇论文,分别是《第一个室温常压超导体》和《超导体Pb10-xCux(PO4)6O在室温常压下表现出悬浮现象及其机理》。这两篇论文声称,他们通过在铅-磷灰石晶体中掺入铜元素,制造出了一种新型材料LK-99,这种材料在常温常压下具有零电阻和强抗磁性,也就是超导性。他们还上传了一段视频,展示了LK-99样品在磁铁上悬浮的情况,这被认为是超导材料的重要特征之一——迈斯纳效应。

图片来源:论文团队的演示实验

超导是指某些材料在低温下电阻消失,电流无损耗地流动的现象。超导材料具有零电阻和完全抗磁两大特性,被认为是未来能源、信息、交通等领域的革命性技术。然而,目前已知的超导材料都需要在极低温或高压条件下才能实现,这大大限制了其应用范围和效率。

因此,科学家们一直梦想着找到一种能在常温常压下实现超导的材料,即室温常压超导体。这种材料如果存在,将会彻底改变人类的生活方式和能源结构。但是,这一目标一直被认为是遥不可及的。

这两篇论文一经发布,就引起了全球科学家和媒体的关注。如果这一发现属实,那么意味着人类终于突破了超导技术的最大障碍——温度。目前已知的最高温度超导体是由美国物理学家迪亚斯等人于2020年在《自然》杂志上报告的。迪亚斯论文,称一种含碳、硫、氢的化合物能在约15摄氏度下表现出超导性能。但后续多个研究组未能重复该实验,《自然》在2022年就该论文作出撤稿决定。[1]

这一消息引起业内外广泛关注。若这一发现属实,则意味着超导技术在室温和常压条件下即可实现,不再需要高昂的能源消耗和复杂的高压设备。这将为人类社会带来巨大的进步和变革。

专家质疑LK-99是否真的是超导体

然而,在韩国研究团队公开论文后,不少科学家对其结果表示怀疑和质疑。他们认为,LK-99是否真的是室温常压超导体,还有待更多的实验验证和理论解释。

首先,LK-99是否具有零电阻性,还没有得到确切的证明。零电阻是超导材料最基本的特征之一,也是最容易检测的特征之一。然而,韩国研究团队并没有在论文中提供LK-99的电阻测试数据。他们只是展示了LK-99在磁场下的抗磁性,即迈斯纳效应。

迈斯纳效应是指超导材料在超导态下能够完全排斥外部磁场的现象,是超导材料的另一个重要特征。然而,并非所有具有抗磁性的材料都是超导材料,也并非所有的超导材料都能表现出完全抗磁性。因此,仅凭LK-99的抗磁性,还不能断定其是否具有超导性。

事实上,韩国研究团队也承认,他们制备出来的LK-99样品中,只有少数能表现出抗磁性,大多数样品都没有任何反应。这说明LK-99的制备过程可能存在很大的偶然性和不稳定性。

中国科学家积极参与验证

尽管韩国研究团队的论文存在诸多问题和争议,但仍然激发了中国科学家的兴趣和探索。近日,多个中国科研团队纷纷宣布成功合成了类似LK-99的材料,并进行了相关的验证实验。

其中最引人注目的是华中科技大学材料学院教授常海欣带领的团队。该团队在视频网站Bilibili上发布了一段视频,展示了他们合成了具有抗磁性的LK-99样品,并用一块小型永久磁铁将其吸起来。

8月2日晚间,曲阜师范大学物理工程学院教授刘晓兵表示,其团队利用四引线法对此前合成的抗磁样品进行了初步的电阻测试,测试结果发现该样品在常温到50K(-223.16℃)低温范围内仍存在大的电阻值,测试过程中并没有出现电阻大幅度骤降或者零电阻,与“室温超导”所被期待的零电阻特性相差甚远。

刘晓兵表示,“这是目前除韩国研究团队公开的结果外,首次对抗磁性LK-99进行的电阻测试。此结果的深层次原因目前还不是很清楚,有待进一步的研究确认。我们只能说,这种材料具有一定的抗磁性,但还远远不能证明是迈斯纳效应,更不能证明是超导。”

另一个引起关注的是东南大学物理学院教授孙悦带领的团队。该团队在B站发布了另一段视频,声称他们在110 K(-163.15 ℃)以下,常压观测到LK-99材料出现零电阻。

孙悦教授在视频中表示,这可能是LK-99存在超导电性的一个很重要的证据,但他们并没有证实发现了室温超导体。“我们猜测,若样品的零电阻是超导造成的,其超导的组分应该还是比较低的。”孙悦教授说。

图片来源:视频截图

然而,该团队也承认,他们一共测量了六片样品,仅在一片样品中观测到了零电阻,其他样品大多数产生的为半导体行为。此外,他们对这块观测到零电阻的样品做了迈斯纳效应测量,即完全抗磁性测量,并未观测到这一样品存在完全抗磁性。

总体来看,目前还没有任何一个中国科学家能够完全复现韩国研究团队公开的结果,即在室温常压下观察到LK-99同时具有零电阻和完全抗磁两大超导特性。因此,LK-99是否真的是室温常压超导体,还有待更多的验证和解释。

除了实验验证之外,LK-99也引起了国内外知名专家的关注和评论。他们从不同的角度和层面对LK-99提出了质疑和批评,认为其科学价值和可靠性都有待商榷。

北京高压科学研究中心主任毛河光教授表示,韩国这项研究跟迪亚斯的研究不同,因为他的研究在《自然》杂志发表了,就算有问题,但起码值得去重复。我们重复后看到了类似的现象,但严格分析不是超导。

毛河光甚至认为,韩国研究则从开始就有点像民科,或者像变魔术。“如果超导这么容易做,那我们以后不要去找专家去做这个事了,就让大家土法炼钢去。”[2]

最终,这场狂欢在8月3日结束。韩国超导和低温学会“LK-99”验证委员会表示,由于与“LK-99”相关的影像和论文中没有呈现迈斯纳效应,不足以证明“LK-99”是室温超导体。[3]

“做科研的人,和做金融的人,思维模式是不一样的”

与科学界相比,资本市场对于超导风暴的反应则更加激烈和多元。一方面,有些券商和企业积极响应,并推动相关的产业化研究。在券商方面,此外,券商们也在“加急”研究,路演会议一场接着一场。

有券商认为,今年以来,室温常压超导领域频发突破性研究成果,每一次都引起全球科学家的关注。尽管目前相关技术仍不成熟可靠,但每一点技术革新的可能都值得持续关注。

在企业方面,通达股份、远东股份、鑫宏业等都在互动平台上表示,会持续跟进国内外超导技术,并推动相关的产业化研究。这些企业主要涉及特种材料、铅材、电缆等领域,与超导技术有一定的关联性。

其中,联创光电更是被太平洋证券研究员马浩然看好。马浩然在研报中称,联创光电的子公司联创超导推进完成或承担了中央、省级多个超导课题,于今年4月联合中铝东轻共同举办了世界首台高温超导感应加热装置投产仪式,示范效果设备订单快速增长,未来前景十分广阔。

然而,并非所有人都对超导风暴抱有乐观的态度。一些分析师和投资者则认为,韩国研究团队的论文存在诸多问题和争议,其结果还没有得到权威的认可和验证。因此,不应该盲目追捧相关的概念股和行业,而应该保持理性和审慎。

国泰君安分析师蒋亦凡就在微博上发表了这样的观点:“超导=强抗磁性+零电阻。华科的实验,现在只能证明这种材料有一定抗磁性,而且不是很强。”“做科研的人,和做金融的人,思维模式是不一样的。”蒋亦凡说。

参考资料:

[1]新华社:《特稿:从轰动全球到不能验证——美研究人员“突破性”室温超导研究“反转”记》

[2]中国科学报:《韩国室温超导真突破?“从开始就有点像民科”》

[3]中国新闻网:《韩国超导和低温学会:“LK-99”是室温超导体论据不足》

封面图片来源:视觉中国--VCG111350591330

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