LK-99“超導體” 看看專家怎么說

Image: A screenshot taken of a video uploaded to ScienceCast by Hyun-Tak Kim

LK-99可能是革命性的 —— 它被認為是一種完美的超導體，可以幫助核聚變成為現(xiàn)實，并使懸浮列車成為一種簡單的通勤方式。至少這是社交媒體上流傳的故事，但這并不是許多專家對這一新發(fā)現(xiàn)的看法。

近日，該資訊在推特（目前更名為X）、Twitch和Reddit上愈演愈烈，LK-99被譽為千載難逢的物理學突破。學術研究人員和熱心的業(yè)余愛好者都在競相通過自己制造LK-99來看看它是否合法。這樣，他們就可以弄清楚LK-99是否真的擁有首次發(fā)現(xiàn)它的研究人員在7月份發(fā)表的有爭議的論文中所寫的超能力。

The Verge采訪了該領域的少數(shù)專家，試圖將科學與炒作區(qū)分開來。盡管他們可能很想看到這種超導體的成功——一種可以在室溫和環(huán)境壓力下零電阻導電的超導體——但他們對此持懷疑態(tài)度。可以肯定的是，我們仍在等待每個試圖驗證LK-99說法的人給出更明確的答案。The Verge還想知道——如果LK-99真的做到了它應該做的——接下來會發(fā)生什么？

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那么，LK-99是什么？

它可能看起來像任何古老的深灰色巖石，但從技術上講，LK-99是一種由鉛、氧和磷制成的多晶材料，經過“摻雜”或注入銅。7月底，一群研究人員發(fā)表了一系列關于LK-99發(fā)現(xiàn)的論文，并稱其為“一個全新的歷史事件，為人類開啟了一個新時代。”

這些論文的主要作者來自韓國量子能源研究中心，聲稱LK-99是世界上第一個室溫常壓超導體。換句話說，在典型的設置中，它可以在沒有任何電阻的情況下導電。對Sith Lord來說，消除阻力就是一切。由于效率較低的材料中存在電阻，電網和電子設備如今消耗了大量電力。

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為什么LK-99可能如此重要？

如今，還有其他超導體。它們被用于磁共振成像（MRI）機器、量子計算機和核聚變設備。但這些超導體只能在非常低的溫度或高壓下工作。這使得它們在大多數(shù)日常應用中使用起來過于困難和昂貴。

牛津大學材料教授、應用超導中心主任Chris Grovenor表示：“一種在技術上可行的室溫超導體不僅僅是諾貝爾獎的領域。如果你已經申請了專利，它的價值基本上是不可估量的。它在很多方面都是變革性的。”

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為什么科學界對此持懷疑態(tài)度？

首先，LK-99在預印本中被描述后聲名鵲起，預印本是未經同行評審的研究論文。新研究的金標準或多或少將發(fā)表在一本聲譽良好的同行評審期刊上。兩份預印本于7月底在服務器arXiv上發(fā)表，一項相關研究于今年早些時候發(fā)表在《韓國晶體生長和晶體技術雜志》上。

這使得我們現(xiàn)在看到的試圖復制這些預印本中的發(fā)現(xiàn)的努力至關重要。但這并不是讓專家們停下來思考的唯一問題。他們在接受The Verge采訪時提出了一系列擔憂。

首先，數(shù)據不一致；這兩份預印本不一致。據報道，作者之間也存在沖突（一篇論文中有三位作者，另一篇論文有六位作者）。另一篇論文的作者告訴《新科學家》（https://go.redirectingat.com/?xs=1&id=1025X1701640&url=https%3A%2F%2Fwww.newscientist.com%2Farticle%2F2384782-room-temperature-superconductor-breakthrough-met-with-scepticism%2F&xcust=___vg__p_23584118__t_w__r_https://www.theverge.com/__d_D），作者較少的預印本包含“許多缺陷”。作者William&Mary物理學研究教授Hyun Tak Kim也表示，預印本是在未經其許可的情況下上傳到arXiv的。當the Verge聯(lián)系到Kim和其他通訊作者時，他們沒有做出回應。

Grovenor指出，研究人員沒有進行熱異常測試，這是研究這類材料的主要實驗室的標準測試?！八斜蛔C明是超導體的超導體都顯示出這種特殊的熱異常，”他說，“如果沒有特定的熱異常，那就不是超導體?！?/p>

伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的凝聚態(tài)物理學家Nadya Mason表示，預印本對“零”電阻的定義也不精確。超導體的電阻應該為零，但預印本顯示的“零”的比例很難判斷LK-99是真正的完美超導體還是非常好的導體。Mason說：“金屬是一個非常非常非常非常好的導體。但它仍然不完美。你確實會在熱中損失很多能量。這就是為什么我們的筆記本電腦會變熱，也是為什么你在電網中損失這么多能量。所以，你有一個完美的導體還是一個真正好的導體真的很重要?！?/p>

LK-99的構建塊也引起了一些人的注意。與許多由金屬制成的超導體不同，它最初是一種不導電的礦物?！爱斈銖囊粔K巖石開始時，你很可能會以一塊巖石結束，”著名研究員、阿貢國家實驗室材料科學部前主任Michael Norman說。在這種材料中摻雜銅被認為是改變它的原因，但尚不清楚銅應該去哪里，以及它是如何將巖石轉變?yōu)槌瑢w的。

“這一發(fā)現(xiàn)完全出乎意料，”國家高磁場實驗室首席材料科學家、FAMU-FSU工程學院教授David Larbalestier說，“坦率地說，我不知道用銅摻雜這種（礦物）背后的想法是什么。”

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在LK-99之前，我們不是聽說過一些關于室溫超導體的戲劇性事件嗎？

確實發(fā)生了很多戲劇性的事情。早在2020年，羅切斯特大學的一個研究小組就表示，他們發(fā)現(xiàn)了一種由氫、硫和碳制成的室溫超導體。但這項發(fā)表在著名雜志《自然》上的研究后來被撤回，因為編輯們指出了該研究數(shù)據的處理方式存在問題。

羅切斯特的研究人員再次嘗試。3月，他們發(fā)表了另一篇關于由氮、氫和稀土金屬镥制成的室溫超導體的論文。他們以《星際迷航》中一種形成黑洞的虛構材料命名它為“reddmatter”。這篇論文仍在審查中，尤其是羅切斯特的一位關鍵研究人員在他的其他工作中面臨著抄襲和數(shù)據捏造的指控。

Mason說：“這對這個領域不好。這讓我們大多數(shù)人對人們無法復制數(shù)據的說法和案例非常警惕?？茖W的工作原理是復制，以及我們相互開放和測試彼此結果的能力。”

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復制LK-99并證明其是否超導的努力取得了多大成功？

不僅僅是大型研究實驗室在研究LK-99是否能達到預期效果。由于LK-99由相對簡單的成分制成，不需要極端的溫度或壓力，其他有機會使用它和合適設備的人正在嘗試。據《連線》近日報道（https://www.wired.com/story/inside-the-diy-race-to-replicate-lk-99/），一家太空研究初創(chuàng)公司的工程師一直在Twitch上直播他的工作。

專家告訴The Verge，現(xiàn)在對LK-99做出最后決定還為時過早。盡管如此，一些早期的結果還是在社交媒體上吸引了人們。華中科技大學的一個研究小組制作的LK-99似乎懸浮在空中，一段視頻（https://twitter.com/altryne/status/1686277321869975552）在網上流傳。當被放置在磁鐵上方時漂浮是抗磁性的標志，當材料排出磁場時。這是超導體的經典特征，通過一種被稱為邁斯納效應的現(xiàn)象，最初寫LK-99的作者還包括一段它部分懸浮的視頻（https://sciencecast.org/casts/suc384jly50n）。

重要的是要記住，懸浮本身并不能使某些東西成為超導體。它仍然需要在嚴格的測試中顯示出零電阻。其他東西懸浮是因為它們是抗磁性的，比如石墨，LK-99可能只是一種新的抗磁性材料。

其他知名機構尚未分享他們的研究結果，包括阿貢國家實驗室和FAMU-FSU工程學院的研究人員。Larbalestier說：“在一兩周內，我們將有20、30、40、50或100個實驗室進行各種合成。所以很快就會搞清楚了?！?/p>

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如果LK-99真的是室溫超導體呢？這會立即改變我們的生活嗎？

比方說，在一兩周內，有人成功地烹制出一批LK-99，通過了所有超導測試。那怎么辦 —— 這仍然不能保證LK-99將徹底改變所有電動汽車。

Grovenor說：“已知的超導體有數(shù)千種……我們使用四種，因為它們是可以設計、大規(guī)模生產的超導體，成本低廉，可以應用于人們愿意付費的真實系統(tǒng)中?！?/p>

LK-99可能很難使用，因為它是一種礦物，而不是一種延展性金屬，例如，你可以把它當作金屬絲纏繞。20世紀80年代的一項重****現(xiàn)導致超導體可以在比以前更高的溫度下工作，但需要更長的時間才能在現(xiàn)實世界中找到應用，部分原因是這些材料是脆性陶瓷。

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那么，我們什么時候才能在現(xiàn)實世界中看到室溫超導體呢？

the Verge采訪過的專家都無法估計我們何時能夠看到革命性的室溫超導體在發(fā)揮作用。

Grovenor說：“它可能只是魔法，一只神奇的獨角獸，卻不存在。我們沒有權利指望外面會有神奇的東西?！?/p>

我們仍然有可能看到室溫超導體應該帶來的一些東西，即使它從未被發(fā)現(xiàn)。想想效率極高的超導電網和更強大的醫(yī)學成像機器。這些發(fā)展可能取決于更多的漸進式改進，以使現(xiàn)有超導材料的制造成本更低，部署更容易。

Grovenor說：“雖然可以做出很大的改進，但這并不是因為發(fā)明了室溫超導體。他們正在更有效地利用我們現(xiàn)有的資源?！?/p>

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