国内风投机构 Quantum Energy Research Institute 宣称研发出“梦幻材料”常温常压超导体
台湾等国外国科学家复现尝试失败
怀疑声增强…社交媒体出现嘲讽视频
研究所方面反驳称“已确认其超导性”

我国研究团队声称开发出常温·常压超导体(LK-99),但国际科学界的验证尝试接连失败,主流学界的怀疑情绪日益加重。


图片由联合通讯社提供

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最近一次失败案例来自台湾研究团队。据《Taiwan News》6日报道,台湾国立大学(NTU)物理学系教授 Wang Limin 在本月1日至5日期间制备了LK-99样品,并进行了公开的超导性重复实验,但宣告失败。Wang教授表示:“在实验室中制备出的物质虽然呈现出一些抗磁性(diamagnetic),但并未观测到电阻降为零的现象。”不过,Wang教授团队并未完全排除其可能性,计划通过改变温度、压力等条件继续开展追加实验。


此前,上月22日,国内创业公司“Quantum Energy Research Institute”相关人士通过预印本论文发布网站arXiv,在未经同行评议的情况下发布了两篇论文,声称开发出了在常温(摄氏127度)和常压下工作的超导体“LK-99”,由此在全球范围内掀起了验证热潮。


然而,随后接连进行的重复实验纷纷失败,全球科学家对其的怀疑态度也愈发强烈。国际学术期刊《Nature》于本月4日(当地时间)报道称:“(针对韩国团队发表的)LK-99是否具备超导性的理论与实验验证的初期尝试正在失败。”首先,中国北京航空航天大学和印度国家物理实验室分别合成了LK-99并进行了实验,但未能观测到电阻为零、迈斯纳效应(Meissner effect)等超导体特性。中国南京东南大学也尝试进行了重复实验,但仅在相对较高的零下163度观察到电阻为零的现象,未能验证迈斯纳效应。如果上述结果最终被确认,LK-99研发成功的发布就将被视为虚假。由于甚至对相关股票市场都产生了巨大影响,有舆论认为局面可能会引发类似2000年代初所谓“黄禹锡事件”的混乱。


目前尚未得出最终结论。关键在于相关研究团队在多大程度上精确地再现了LK-99,对此意见不一。北京航空航天大学研究团队表示,他们使用可将原子级别结构成像的X射线衍射技术,制备出与LK-99高度一致(highly consistent)的物质并进行了验证。印度国家物理实验室团队也持相同立场。该研究所研究员 Virpal Singh Awana 在接受《Nature》采访时解释称:“虽然存在一些差异,但与韩国团队的样品非常相似。”不过也有反对意见。英国伦敦大学学院化学系教授 Robert Palgrave 指出:“印度和中国团队制备物质的X射线衍射图样与韩国团队的LK-99存在相当大的差异。”也有批评认为,东南大学制备的物质虽然与韩国样品更为相似,但意义并不大。美国麻省理工学院(MIT)物理学教授 Evan Zallis Geller 在接受《Nature》采访时称:“(东南大学制备的LK-99在)零下163度表现出的电阻为零特性,与铜等低电阻金属并无太大差别。”


理论层面的验证结果也在陆续公布,但争议依旧。自上月末至本月初,包括美国劳伦斯伯克利国家实验室在内的4家机构,利用密度泛函理论(DFT)对论文中给出的LK-99晶体结构进行了计算,接连得出诸如确认了超导体中出现的平带(flat bands)结构等颇具希望的研究结果。但批评声同样强烈。美国普林斯顿大学教授 Leslie Schoop 指出:“(这些研究)在对LK-99结构并未掌握准确信息的情况下,基于相同假设得出了结果,这本身就是问题所在。”她还强调:“即便确认存在平带结构,其本身也不能作为常温超导体的证据,而是与扭曲石墨烯结构(由碳原子构成的超薄膜)等其他物质状态相关联。”


国内也存在怀疑视角。韩国超导低温学会于本月2日表示:“从目前研究所方面公开的论文和视频来看,很难将其视为超导体。”学会已组成验证委员会并开始活动,高丽大学、首尔大学、成均馆大学等高校也被指已着手进行重复实验。研究所方面的混乱也在推升怀疑论。上月22日,由部分研究人员提前2小时上传的论文,将量子阱(SQW)现象作为超导现象的原理;而由另一批研究人员稍晚上传的另一篇论文,则以对传统BCS理论进行扩展的EBR-BCS理论作为依据。诞生于20世纪50年代的BCS理论认为,在特定条件下,原子中的电子会聚集成晶格状的“库珀对”,从而使电阻消失。进行同一研究的学者,就同一现象分别给出不同原理加以解释,并各自发表论文,这一罕见现象已经出现。越来越多的分析认为,研究团队内部因意见分歧而产生了混乱。也有批评指出,研究团队上传的视频和资料漏洞百出。


目前在海外,以社交媒体为中心,嘲讽LK-99的声音也接连出现。美国宾厄姆顿大学教授 Eric Aspling 本月2日在其推特账号上发布了一段视频,称“我也制作了LK-99样品”,并拍摄了将金属叉子用透明胶带固定后置于磁铁上方“悬浮”的画面,以示嘲弄。此外,还出现了仿照“未确认飞行物(UFO)”而来的新造词“未确认超导体(USO,Unidentified superconducting objects)”等带有讥讽意味的说法。


美国宾厄姆顿大学教授 Eric Aspling 上传到推特上的嘲讽 LK-99 的视频。

美国宾厄姆顿大学教授 Eric Aspling 上传到推特上的嘲讽 LK-99 的视频。

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另一方面,开发LK-99的国内创业公司Quantum Energy Research Institute据悉在回避媒体接触的同时,正全力制作用于验证的样品。还有消息称,该公司代表 Lee Seokbae 计划在大约一个月后综合多方内容进行对外发布。作为主要作者之一的Kim Hyuntak,美国威廉与玛丽学院研究教授,近日也在接受《New York Times(NYT)》等多家国内外媒体采访时,主张“通过实验已确认其具备超导性”。


LK-99也被称为所谓的“高丽大学常温超导体”,这是因为自1999年首次发现该物质以来,已故高丽大学名誉教授 Choi Dongsik 及其弟子一直在进行相关研究。它由铜、铅、磷酸盐等常见且廉价的材料制成。超导体最早于1911年被发现,原本是指在约零下200度的极低温或超高压状态下,物质内部电阻降为零的状态。此时还会出现对外部磁场产生排斥而实现悬浮的抗磁效应(迈斯纳效应·Meissner effect)。目前,超导体已在粒子加速器、发电机、输配电设备中部分实现商业化,并在量子计算机等研究中得到应用。但由于维持极低温和超高压需要高成本和特殊设备,其应用仍受到很大限制。科学界普遍认为,如果能开发出在常温、常压下也能实现超导性的物质,不仅会推动能源和材料领域的创新,还将在核聚变发电、量子计算机实现等方面引发革命性变革。


目前人类使用的所有材料在导电过程中都会因电阻而造成能量损失。例如,现在从发电厂输送到用电终端的电力,仅在通过输电线路的过程中就有4%的电量以热能形式损失。如果常温常压超导体实现商业化,发电机效率将被最大化,小型设备也能实现大容量发电;在输电、配电和储能过程中也将不再有损耗。最终可以大幅减少电力生产和消费总量,从而相应降低环境污染和全球变暖。由于满足核聚变发电和量子态实现所需的基本条件将变得更加容易,原本被视为遥远目标的“人造太阳”和量子计算机的商业化有望迅速推进。正因如此,随着与LK-99开发相关的论文在网络上引发热议,股市中甚至出现了“题材股”,整个社会为之震动。



但国内外专家均建议应保持谨慎。目前相关论文尚未经过充分验证。此前,美国罗切斯特大学教授 Ranga Dias 于去年9月发表的“全球首个常温超导体发现”论文已被撤稿,今年3月新发表的第二篇论文也疑点重重。即便这些结果最终被证实为真,要走到商业化阶段仍可能需要很长时间并跨越诸多门槛。各界强调,不应因草率判断而引发社会性混乱。


本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。

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