室温超导新成果或已光速证伪 | 返朴

风云之声 2023-04-05

The following article is from 返朴 Author 董唯元、陆超

■ 撰文

董唯元、陆超

■ 导读

在短短几天时间里，中国三个团队陆续发表相关实验结果，无一例外地给出了否定的结论。

上周，美国罗切斯特大学的Ranga Dias教授在会议上爆出实现室温超导大新闻后（参见《再度刷屏的“室温超导”靠谱不？不日见分晓》），专业人士几乎都持谨慎观望甚至深表怀疑的态度。

次日，当Nature在线发表Dias的论文后，立即有人对其实验数据提出了质疑，认为原始数据（下图左）根本不支持判定样品实现了超导电性，而论文中采用的电阻数据（下图右）是依靠不合理地剔除了所谓“220 K以下环境背景因素”的曲线才得到的“超导相变”。当然还有直流磁化率和交流磁化率的数据，也是采用了此前该团队在Nature被撤稿论文的相同处理方法——扣除了一个奇怪的背景，而且这个背景在相同样品的不同测量下还差异极大。至于晶体结构、具体组分、颜色变化等因素，也是总让人感觉有一些“不合常规”。特别是颜色上，从蓝色，加压后超导变成粉色，再加压又变成红色，这些在高临界温度超导材料中是很少见的，一般高临界温度的超导体都是清一色的黑色，甚至可以是黑得发亮。

不过，这种博客上的讨论毕竟无法直接推翻论文。幸好Ranga Dias教授所走的路线，是非常传统且经典的BCS理论，如果知道材料的准确结构的话，理论上可以清楚预言材料的临界温度，这是一个被研究得相对比较成熟的领域。再者，Dias公布的实验条件根本不苛刻，1 GPa的压力如今在普通的超导研究实验室都能轻松实现，通过真刀真枪的实验进行验证并不是很难的事。果然，在论文发表后短短几天时间里，中国有几个团队都陆续发表了相关实验结果，无一例外地给出了否定的结论。
其中，南京大学的闻海虎教授和他的团队直截了当地重复了Ranga Dias的材料配方和实验路径，成功获得了氮掺杂氢化镥（LuH_2±xN_y）材料，将其置于1 GPa~6 GPa的压强环境下，确实在300 K左右的温度条件下看到了一些电阻数据的变化，但看起来应该是材料结构的变化，也许可以认定为是一种相变，绝不是超导相变。但是所有压力下，在10 K~320 K的温度范围内都没有出现任何超导的迹象。甚至从低于100K的变化趋势来看，6 GPa压强以下根本就不可能出现超导！所以Ranga Dias所宣称的1 GPa压强就能实现LuH_2±xN_y室温超导，肯定是有很大问题的。要么实验条件要更加苛刻，要么是数据解读有明显错误。

闻海虎3月15日于arXiv上公布的文章题目及其摘要

其次，中科院物理所的程金光研究员团队更关注Ranga Dias所展示的样品所显示出的与众不同的颜色，通过实验重现了深蓝色的氢化镥在约2.2 GPa时变成粉红色，在约4 GPa时又变成亮红色。这与Ranga Dias团队所发表的实验结果非常类似，也说明Ranga Dias团队确实采用的是氢化镥材料，也在高压下发生了颜色变化。然而程教授将这种材料一直加压到7.7 GPa，温度一直降低到1.5 K，仍然没有看到丝毫超导的迹象。当然，程金光团队的工作并没有掺杂氮，只看到颜色变化，没有看到超导，严格来说也不能算是对Dias等人工作的完整验证。需要特别注意的是，闻海虎教授团队的工作，并没有看到材料颜色在高压下的变化。所以，Dias团队的工作里，材料颜色变化和所谓“室温超导”到底有没有直接联系，还是一个大大的问号。

程金光3月12日于arXiv上公布的文章题目及其摘要
其实，关于镥氢化物材料，估计国内外有许多团队在Dias之前就开始研究了。毕竟，稀土氢化物在高压高温下合成、更高压力下就超导的这个事儿，自从2019年就有明确路线了。何况这三四年来，科学们早已发现多个稀土氢化物超导体，甚至是碱土金属氢化物超导，只不过超导温度有高有低而已。Lu是La系稀土金属的最后一个，想必有不少研究团队都试过，只是未见正式报道而已。
早在3月9日，中科院物理所的靳常青研究员团队，就率先贴出了他们自己在这方面的工作。原来，镥氢化物确实是一种超导材料，只不过它无法在只有几GPa的压强下就实现，更不要说室温超导了。靳常青教授的实验结果显示，在218 GPa的压强下，氢化镥的超导转变温度是71 K，如果压强降低到181 GPa的话，转变温度会降低到65 K。需要提醒的是，靳常青团队发现的镥氢化物超导体，分子式是Lu₄H₂₃，“含氢量”要远大于Dias团队公布的LuH_3-xN_y，或许，这才是镥氢化物超导材料的真实情况。

靳常青3月9日于arXiv上公布的文章题目及其摘要

截至发稿，尚未发现有国际实验团队公布对Dias实验的重复结果。但闻海虎等三位中国科学家的上述工作已基本证伪了所谓的“室温超导”。
轰动全球物理界的大新闻，终于再次没能经受住同行的“拷验”，可谓是科研需认真，论断需谨慎。最后，引用中科院物理所罗会仟研究员点评的一句话：“上一次‘C-S-H室温超导’存活了712 天后被Nature编辑部强制撤稿，这一次‘Lu-H-N近常压室温超导’仅仅存活9 天就基本上被证伪了，说明科学界对‘室温超导’的求证能力在迅速提升。未来不管是谁，要想宣布‘室温超导’这样的大新闻，一定会更加慎重。总之，室温超导希望之光还在，但前途依旧充满曲折。”