由物理学家 Seok-bae Lee 领导的韩国科学家团队最近宣布发现了首个室温超导体,这在科学界引起了震动。但是,渴望独立检验其发现的科学界对这篇研究论文既褒贬不一。
李和量子能源研究所的同事在 arXiv 上发布的两篇预印本论文中介绍了 LK-99,他们称这种材料在高达 400K (127°C)的温度下表现出超导性,大大超过了之前 -135°C 的记录。如果得到验证,这一所谓的突破将使量子计算机、无损电力传输和革命性的电池存储技术成为可能。
什么是超导体?
物质的温度是分子动能的度量。温度高的物质意味着电子在疯狂地运动,而温度低的物质则代表电子运动得较慢、较安静。超导体允许电子以零阻力流动,从而产生零热量。
当物质冷却到临界温度以下时,电子可以四处滑行,就像一个人穿过一个几乎空无一人的房间,而房间里只有几个人在做瑜伽。相反,在温度较高时,物质中的电子会相互碰撞和排斥,就像人们试图穿过拥挤的迪斯科舞池一样。这种阻力意味着功率或能量的损失。
这些科学家实际上声称,他们已经开发出一种方法,可以让穿越拥挤的舞池变得像穿越冰冷空旷的瑜伽室一样容易。
LK-99有什么特别之处?
利用论文中总结的一种新型固态反应方法,研究人员合成了 LK-99,并测试了它的电阻。电阻在 220°C 时急剧下降,这表明它具有超导性。他们还展示了部分磁悬浮,这是超导体的标志性特性–“迈斯纳效应”。
怀疑论者声称,论文中展示的部分磁悬浮只是另一块磁铁产生的错觉,这块磁铁在图像框架之外,说明物体并没有完全悬浮。研究人员说,部分悬浮是由于 LK-99 材料的缺陷造成的,其中部分物质处于超导状态,而其他部分则不是。

LK-99表现出的部分悬浮。图片: Sciencecast
实验条件提供的细节稀少是争议的关键点。此前曾有人声称实现了室温超导,但随后又被推翻。科学》杂志报道说,其他研究人员现在正争先恐后地独立复制 LK-99。
“阿贡国家实验室的理论家迈克尔-诺曼(Michael Norman)对《科学》杂志说:”他们看起来像真正的业余爱好者。”他们对超导并不了解,而且他们提出一些数据的方式也有猫腻。”
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的凝聚态物理学家纳迪娅-梅森说:”数据似乎有点草率。”
讨论与辩论
这个话题让科学推特热议了好几天,许多研究人员和想成为研究人员的人都分享了他们的热门观点。
一位科学家–伯克利实验室的西内阿德-格里芬(Sinéad M. Griffin)–利用美国能源部的一台超级计算机进行了模拟,一位工程师说,”支持 LK-99 成为现代材料科学和应用物理学的圣杯 “
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国家实验室(LBNL)的研究结果支持 LK-99 成为室温常压超导体。
1 小时前发表在 arxiv 上的模拟支持 LK-99 成为现代材料科学和应用物理学的圣杯。
(https://t.co/4t4D2gIeBp)这里是普通英语……pic.twitter.com/mQNQuO4TFu
– Andrew Côté (@Andercot) 2023年8月1日
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与此同时,一位名叫艾里斯-亚历山德拉(Iris Alexandra)的俄罗斯土壤学家–被称为 “动漫猫女”–记录了她在自家厨房里重现论文结果的尝试。
到目前为止,LK99 剧中最有趣的角色是 @iris_IGB。她同时在自己的厨房里烹饪凝聚态物理,摒弃性别陈规定型观念,提高安利动漫 pfps,支持俄罗斯和共产主义,以同样凶狠的态度抨击粉丝和仇敌。
– NirSD (@nirsd) 2023年8月1日
关于论文发表的情况也存在争议。论文合著者之一、威廉玛丽大学的金贤德(Hyun-Tak Kim)说,两篇预印本论文中的一篇未经许可就发布了,而且包含 “许多缺陷”。普林斯顿大学的亚历克斯-卡普兰(Alex Kaplan)等人则认为,作者们的重点是争取一位著名的合著者作为论文的附件,从而促成了论文的匆忙发表。
因此,当时的情况大致表明,李(Lee)和金(J. Kim)是主要的合作者,而第三作者则是外部争夺的焦点。Kwon 可能是急于尽快发表论文,确保自己在候选名单中的位置,从而挤掉了 Kim。这种匆忙可以解释很多问题。https://t.co/OxH5J47f4U
-亚历克斯-卡普兰(@alexkaplan0)2023年7月27日
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室温超导体的革命性潜力长期以来一直吸引着科学家。无损耗电网、速度更快的火车、紧凑型聚变反应堆、超高效电子设备以及其他科技幻想都可能成为现实。
但是,以前的说法经不起推敲,可重复性一直困扰着超导体研究。
如果 LK-99 能经受住时间的考验,它可能会开创一个创新的新时代。目前,物理学家们正屏住呼吸,满怀希望地期待着更广泛的科学界对这些结果进行裁决。可能需要数周或数月的时间,才能将创造历史的发现与一厢情愿的想法区分开来。