今天小编分享的科技经验:韩国这次发现的“超导体”,是真突破还是狼来了?,欢迎阅读。
上一次关于超导体的新闻,是今年的 3 月份,来自美国。
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!
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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。
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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。
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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。
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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網域的学术乌龙了。
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。
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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網域,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