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太平洋时间3月7日,美国罗彻斯特大学的Ranga Dias团队声称成功研发出了在接近常压环境下工作的室温超导材料。如果这项成果真的可靠,那么常压下的室温超导技术几乎已经近在咫尺。这项成果本身也将成为21世纪以来最重大的技术突破之一。
但是就在半年前,Dias团队已有一项高压室温超导研究遭到了Nature的“单方面撤稿”。原因是学界对其研究数据的广泛质疑。那么,这一次Dias团队带来的室温超导成果,是可靠的吗?
太平洋时间3月7日15时12分至24分,Ranga Dias在美国物理学会年会会议上作了简短的分享,并且尚未接受任何提问。而正是这十多分钟的报告,再次引爆了学界舆论。
Dias团队表示,他们构建出了一种三元镥氮氢体系的超导材料,该材料在10kbar压强下(约一万个大气压),超导转变温度最高达到了294K(约21摄氏度)。也就是说,如果研究可靠,他们成功实现了近常压环境下的室温超导材料。Ranga Dias表示:“这是可实际应用的新型材料的一个开端。”
但是,研究成果确实可靠吗?
2020年,Dias团队在Nature发表封面文章,研究宣称在267 GPa、287 K(约15 ℃)条件下实现了碳-硫-氢(CSH)体系超导材料。尽管该材料还只是在极端压力条件下锻造的碳、硫和氢的微粒,但它仍然极大地震撼了人们,因为超导材料的低温限制基本被攻破,已十分接近于室温。2022年9月26日,Nature撤下了该论文,撤稿声明显示,该研究关键数据处理、分析的有效性受到怀疑。尽管Dias等作者坚持认为,原始数据能够支持论文的主要结论。但是,论文发表两年中其他科学家对研究数据的频繁质疑,无疑削弱了论文可信度。佛罗里达大学凝聚态物理学家James Hamlin说:“人们质疑这项研究已有相当长一段时间。” 加州大学圣地亚哥分校理论物理学家Jorge Hirsch表示,仅仅是撤稿还不足够,他认为这反而掩饰了该研究中的学术不端现象:“我认为这里面有大问题,你不能把它视作普通的意见分歧。” 质疑主要来源是数据的真实性与数据解释。这里涉及的主要数据是磁化率。超导的特性变化不仅仅在于电阻的降低,其另一个关键特征是完全抗磁性。完全抗磁性又称迈斯纳效应,是指超导体从一般状态相变至超导态的过程中对磁场的排斥现象。但要在金刚石压砧中测量迈斯纳效应近乎不可能,因此科学家们转而测量另一个相关量,即“磁化率”。但测量磁化率难度也不小,比如样品尺度太小、高压环境、实验组件嘈杂的背景磁信号都是测量的阻力。Dias的研究的磁化率测量数据是导致撤稿的主要原因。Dias的团队报告说,他们在减去背景信号后测量到了磁化率数据,但却没有公布这一原始数据。针对部分批评,Dias 和 Salamat 在2021年将论文发布到 arXiv 预印本平台,该版本包含了原始磁化率数据,并试图解释他们是如何减去背景信号的。图片来源:J. Adam Fenster / University of Rochester这种不完全披露数据的方式,受到了很多人的批评。更有人质疑,Dias所谓数据处理是一种捏造,所谓的室温超导其实并不存在,真实发生的其实“只有一次学术不端”。
而至于本次研究,同样的质疑依然存在。尤其是Dias团队在刚刚与Nature方面经历了一次不愉快的撤稿后,Dias所发布的研究一定会面临学界更严格的审视。
参考文献:[1] https://www.nature.com/articles/s41586-023-05742-0[2] https://www.sciencenews.org/article/superconductor-room-temperature-scrutiny