Introduktion
I en tætpakket tale tirsdag eftermiddag ved American Physical Societys årlige martsmøde i Las Vegas, Ranga Dias, en fysiker ved University of Rochester, meddelte, at han og hans team havde opnået en århundrede gammel drøm på området: en superleder, der arbejder ved stuetemperatur og næsten-rumstryk. Interessen var så stor for præsentationen, at sikkerhedspersonalet stoppede adgangen til det overfyldte lokale mere end et kvarter før foredraget. De kunne overhøres skyde nysgerrige tilskuere væk kort før Dias begyndte at tale.
Resultaterne, offentliggjort i dag i Natur, ser ud til at vise, at en konventionel leder - et fast stof bestående af brint, nitrogen og det sjældne jordarters metal lutetium - blev omdannet til et fejlfrit materiale, der var i stand til at lede elektricitet med perfekt effektivitet.
Mens meddelelsen er blevet mødt med entusiasme af nogle videnskabsmænd, er andre langt mere forsigtige og peger på forskergruppens kontroversielle historie med påstået forskningsmisbrug. (Dias afviser på det kraftigste anklagerne.) Reaktioner fra 10 uafhængige eksperter kontaktet af Quanta varierede fra uhæmmet begejstring til direkte afskedigelse, hvor mange af eksperterne udtrykte en eller anden version af forsigtig optimisme.
Tidligere er superledning kun blevet observeret ved kolde temperaturer eller knusende tryk - forhold, der gør disse materialer upraktiske til længe ønskede anvendelser såsom tabsfri elledninger, svævende højhastighedstog og overkommelige medicinske billedbehandlingsenheder. Den nysmedede forbindelse leder strøm uden modstand ved 21 grader Celsius (69.8 grader Fahrenheit) og ved et tryk på omkring 1 gigapascal. Det er stadig meget tryk - omkring 10 gange trykket på det dybeste punkt i Marianas-graven - men det er mere end 100 gange mindre intenst end det tryk, der kræves i tidligere eksperimenter med lignende materialer.
"Hvis det viser sig at være korrekt, er det muligvis det største gennembrud i superledningshistorien," sagde James Hamlin, en fysiker ved University of Florida, som ikke var involveret i arbejdet. Hvis det er sandt, sagde han, "er det en verdensomspændende, banebrydende, meget spændende opdagelse." Men hændelser, der involverer holdets tidligere arbejde - inklusive, men ikke begrænset til en superledningspåstand nær stuetemperatur offentliggjort i Natur i 2020 og trukket tilbage i slutningen af sidste år — har kastet en skygge over dagens meddelelse. "Det er svært ikke at undre sig over, om nogle af de samme problemer, som er blevet uløst i tidligere arbejde, også findes i det nye arbejde," sagde Hamlin.
At ramme alle benchmarks
I mere end et århundrede har videnskabsmænd vidst, at afkøling af de fleste metaller til temperaturer inden for et par grader af det absolutte nulpunkt medfører en dramatisk metamorfose. Omkring denne "kritiske temperatur", som varierer fra et materiale til et andet, parrer elektroner sig og danner en type kvantevæske. Når dette sker, hopper elektroner ikke længere ind i atomer i materialet - interaktioner, der genererer modstand - hvilket gør det muligt for dem at flyde uden energitab.
Det overordnede mål med superledningsforskning siden da har været at hæve den kritiske temperatur.
I årtier har fysikere gjort trinvise fremskridt og støt hævet den kritiske temperatur ved at teste forskellige kombinationer af elementer. En lovende klasse af materialer, kendt som hydrider, dukkede op i de seneste år. Hydrider er forbindelser, der kombinerer den fjervægtige brint med tungere atomer som svovl eller metaller. Jo mere brint, jo bedre for superledning, mener fysikere. Forskere tilføjer nogle gange en afstøvning af andre atomer, såsom kulstof eller nitrogen, for yderligere at finjustere dens egenskaber. Det første superledende hydrid, rapporteret i 2015, ramte sin overgang ved omkring minus 70 grader Celsius og 155 gigapascals tryk (nærmer sig halvdelen af Jordens kerne). Inden for tre år, samme gruppe , en begge piskede endnu flere brintrige "superhydrid"-materialer op, der kunne superlede helt op til minus 13 grader celsius og ved 190 gigapascal.
Den nye undersøgelse river alle tidligere optegnelser ned. I de sidste par år har Dias' team arbejdet på et superhydrid baseret på lutetium. For at fremstille en prøve bad holdet en tynd film af lutetium i en parfume af 99% brint og 1% nitrogen, mens de bagte den i et par dage ved 200 grader Celsius. En diamantamboltcelle ville derefter komprimere prøven ved et tryk på 2 gigapascal. Holdet ville derefter gradvist løsne ambolten, mens de testede prøven for superledende egenskaber. Dias sagde, at ud af hundredvis af producerede prøver var de i stand til at observere superledning i snesevis af prøver, selv efter at trykket var sænket til omkring 1 gigapascal.
For at demonstrere superledningsevne ramte holdet tre lærebogsbenchmarks. Ved den kritiske temperatur viste de et fald i modstand og en top i en egenskab relateret til, hvor let et materiale varmes op. Holdet formåede også direkte at måle udvisningen af et magnetfelt fra prøverne - en utvetydig signatur for superledning kaldet Meissner-effekten, der aldrig før er blevet påvist overbevisende i et superhydrid. Mærkeligt nok skiftede prøven også i farve fra blå til pink til rød synkroniseret med dens faseændringer.
Avisens plots er præcis, hvad forskere kigger efter, når de tester for superledning. De stærke beviser begejstrer mange videnskabsmænd, der har brugt årtier på at søge efter materialer, der kan bringe fænomenet tættere på hverdagens forhold.
"Jeg er virkelig spændt på at se resultatet. Og jeg er på ingen måde i tvivl om, at det, de observerer, er, hvad det er,” sagde Siddharth Saxena, en fysiker ved University of Cambridge, som ikke var involveret i det nye arbejde. Eva Zurek, en teoretisk kemiker ved University at Buffalo, som ofte kommunikerer med Rochester-gruppen, men som heller ikke var involveret i forskningen, sagde, at et materiale, der superleder under disse forhold, "ville påvirke alle aspekter af vores liv på måder, vi ikke kan forestille os." Hamlin er enig i, at demonstrationen "er en tour de force af enhver form for måling, du ønsker at se på dette materiale, og producerer præcis den type data, du håber at se."
En urolig historie
Alligevel insisterer Hamlin og andre forskere på, at gruppens fortid kræver, at nutidens historiske påstande bliver mødt med historiske niveauer af granskning.
"Der er en masse beviser for superledning her, hvis du tager det for pålydende," sagde Jorge Hirsch, en fysiker ved University of California, San Diego. "Men jeg tror ikke på noget af det, disse forfattere siger. Jeg er slet ikke solgt.”
Hirsch sagde, at hans mistillid stammer fra en lang historie af beskyldninger om forskningsmisbrug fremsat mod tidligere og nuværende medlemmer af gruppen, hvoraf mange har presset på. Senest i 2020 offentliggjorde Dias og hans medforfattere en undersøgelse af et kulstofholdigt svovlhydrid (CSH), der ramte sin kritiske overgang ved omkring 14 grader Celsius (57.2 grader Fahrenheit) og 267 gigapascal. Næsten øjeblikkeligt opdagede en håndfuld eksperter usædvanlige mønstre i de data, der blev brugt til at verificere materialets reaktion på magnetiske felter. Da Dias og hans hyppige samarbejdspartner, Ashkan Salamat, en fysiker ved University of Nevada, Las Vegas frigav deres rådata et år senere i form af en 149-sides dokument, de detaljerede en usædvanlig og kompliceret metode til at eliminere baggrundsmagnetisk interferens - en de sagde var nødvendig for dem at opdage det lille magnetfelt, der blev afvist af den lille prøve. Denne metode var ikke i overensstemmelse med, hvordan de havde beskrevet proceduren i det originale papir, som førte Natur at udstede en tilbagetrækning i september sidste år.
Hirsch og andre fysikere hævder, at misbruget går ud over en vildledende sammenblanding af den magnetiske baggrund. I september har Hirsch og Dirk van der Marel, professor emeritus ved universitetet i Genève, offentliggjort en påstand at det, Dias og Salamat havde frigivet som rå CSH-data, faktisk var afledt af de offentliggjorte data. “[Vi] beviste grundlæggende matematisk, at rådataene ikke måles i laboratoriet; de er opdigtede,” sagde Hirsch. Hamlin uafhængigt frigivet et fortryk sidste oktober hævdede, at de elektriske resistivitetsdata også så ud til at være blevet behandlet på en ikke-oplyst måde - en ny påstand oven på problemet, der førte til tilbagetrækningen i 2022.
Introduktion
Dias forsvarer sit arbejde kraftigt. I månederne efter tilbagetrækningen har Dias udført yderligere eksperimenter på CSH-materialet på Argonne og Brookhaven National Laboratories. I disse inviterede han uafhængige videnskabsmænd til at observere materialets superledende overgang. Han indsendte for nylig en nyt manuskript til Natur der gentager påstanden om høj-temperatur superledning i CSH med strenghed, han insisterer på vil aflive tidligere påstande.
"Vidnerne til vores arbejde vidnede om vores opdagelse. Vi har demonstreret, at CSH arbejder for at opnå superledning, og det samme gør 'reddmatter',” sagde Dias med henvisning til gruppens uformelle, Star Trek–inspireret navn for det nye lutetium-baserede materiale. "Du kan enten tro på beviserne eller ej - men du kan ikke ignorere det."
Nilesh Salke, en fysiker ved University of Illinois, Chicago, som hjalp med de nye målinger og ikke var involveret i 2020-forskningen, sagde, at "det nye arbejde bekræfter superledningsevnen i CSH." Han kaldte opdagelsen af det nye lutetiummateriale "bemærkelsesværdigt" og tilføjede, at det er "en vigtig milepæl inden for superledningsevne."
Alligevel er CSH-papiret ikke det eneste relaterede arbejde under beskydning. En medforfatter til CSH-avisen, Mathew Debessai, var den første forfatter på en 2009 undersøgelse hævder superledning i et tredje materiale, europium, som senere blev trukket tilbage for at præsentere ændrede data. (Dias var ikke medforfatter til dette papir.) Hirsch hævder at i denne publikation "kopieres dataene og indsættes i en anden region." Andre har også argumenteret for, at nogle af dataene i en anden af Dias' seneste aviser blev duplikeret fra data taget, mens holdet studerede et helt andet stof.
Dias benægter på det kraftigste alle påstande om forseelser og fortsætter sin indsats for strengt at fastslå sine påstande om at finde superledning ved daglige temperaturer og hvad der tæller som næsten dagligdags pres i højtryksfysiksamfundet. Han understreger, at dagens papir, der beskriver lavtrykssuperledning i lutetiummaterialet, gennemgik en usædvanlig streng peer review-proces, der involverede flere runder af gennemgang i løbet af det meste af et år. Dias sagde også, at han delte alle sine rådata med Natur, og at det vil blive offentliggjort sammen med det nye resultat. Flere uafhængige eksperter udtrykte tillid til Natur's evne til at sikre, at resultatet var så stringent som muligt.
"Jeg er ret sikker på Natur redaktør og anmeldere skal have grillet dem, før de gav et grønt signal,” sagde Salke.
"For mig er det svært at forestille sig en anden tilbagetrækning," sagde Mikhail Eremets, en fysiker ved Max Planck Institute for Chemistry i Tyskland, der førte opdagelsen af hydridsuperledere. "Vi bør overveje det seriøst på trods af forhistorien."
Dias understregede, at han og hans kolleger har været fuldstændig gennemsigtige under en ekstraordinær grundig gennemgang. "Denne gang gav vi alt," sagde han. "Alle teknikkerne og alt. Anmeldere havde adgang til alle data."
Den bemærkelsesværdige gennemgangsproces, når den er lagt over en usikker historie, har efterladt nogle forskere i limbo. "Jeg ved ikke længere, hvad jeg kan tro," sagde van der Marel. "Det er hele problemet."
Konfirmation og Handel
I sidste ende vil accept fra det bredere samfund af forskere ligge i hænderne på andre laboratorier. Vil de være i stand til at reproducere materialet og bekræfte dets superledende egenskaber? Der er grund til at håbe, at der kommer et svar relativt hurtigt.
Mens der kun er en håndfuld grupper i verden, der kunne arbejde med det utroligt høje diamant-ambolt-tryk, der er nødvendigt for at se superledning i CSH, er der snesevis af laboratorier, der kan arbejde i det lutetiumbaserede materiales lavere trykregime, sagde Hamlin. Dias sagde, at hans laboratorium i de sidste par måneder har arbejdet på en måde at fjerne diamantamboltcellerne fra processen helt, hvilket kunne fremskynde bestræbelserne på at bekræfte fundet yderligere.
For at give andre laboratorier mulighed for trofast at gengive resultaterne, skal gruppen være villig til at dele hele deres rådatasæt sammen med detaljerede prøveforberedelsesmetoder eller sende prøver af deres materiale til andre laboratorier for at teste, sagde Hamlin.
Men adgang udefra kan ikke leve op til samfundets håb. Dias og Salamat har grundlagt en startup, Ujordiske materialer, som, Dias sagde, har allerede rejst over 20 millioner dollars i finansiering fra investorer, herunder CEO'erne for Spotify og OpenAI.* De har også for nylig ansøgt om patent på lutetiumhydridmaterialet, som ville afholde dem fra at sende prøver. "Vi har klare, detaljerede instruktioner om, hvordan vi laver vores prøver," sagde Dias. "Vi vil ikke distribuere dette materiale, i betragtning af vores processers proprietære karakter og de intellektuelle ejendomsrettigheder, der eksisterer." Han foreslog, at "visse metoder og processer" også er ude af bordet.
"Uden at bryde nogen IP-love, er vi glade for at dele, hvad vi gjorde," sagde Dias. "Der er også nogle begrænsninger, men jeg tror, vi kan finde ud af noget."
Redaktionel note:
I en tale i 2021 arrangeret af Sri Lanka Association for the Advancement of Science and senere lagt ud på YouTubeDias sagde "Vi rejste for nylig $20 millioner bare for, du ved, at fokusere på den videnskabelige del af dette. Og det er de investorer, vi brugte til denne form for teknologi." I det øjeblik (43:25 i videoen) vises en liste med navne på skærmen. Under kategorien mærket "Investors (Serie A)" omfatter navnene Sam Altman, CEO for OpenAI, og Daniel Ek, medstifter og CEO for Spotify. Efter offentliggørelsen af denne artikel fortalte en repræsentant for Dias til Quanta at det var "aspirationsudsagn", at selskabet ikke havde rejst pengene, og at de anførte navne var potentielle investorer.
Rettelse: Marts 8, 2023
Den originale version af denne artikel identificerede Nilesh Salke som en postdoc-forsker. Faktisk er han forskningsadjunkt.
- SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
- Platoblokkæde. Web3 Metaverse Intelligence. Viden forstærket. Adgang her.
- Kilde: https://www.quantamagazine.org/room-temperature-superconductor-discovery-meets-with-resistance-20230308/
- :er
- ][s
- $OP
- 1
- 10
- 100
- 102
- 2020
- 2021
- 2022
- 70
- 8
- a
- evne
- I stand
- Om
- absolutte
- AC
- accept
- adgang
- Beskyldninger
- opnå
- opnået
- tværs
- faktisk
- Yderligere
- fremgang
- overkommelige
- Efter
- mod
- Alle
- beskyldninger
- påståede
- tillader
- langs med
- allerede
- amerikansk
- ,
- annoncerede
- Fondsbørsmeddelelse
- årligt
- En anden
- besvare
- AMBOLT
- vises
- dukkede
- applikationer
- anvendt
- nærmer sig
- ER
- omkring
- artikel
- AS
- udseende
- Assistant
- Association
- At
- forfatter
- forfattere
- baggrund
- bagning
- baseret
- I bund og grund
- BE
- før
- begyndte
- Tro
- Benchmarks
- Bedre
- Beyond
- Største
- Blå
- Bounce
- Breaking
- gennembrud
- bringe
- Bringer
- Buffalo
- by
- california
- kaldet
- Cambridge
- CAN
- kan ikke
- stand
- kulstof
- Boligtype
- forsigtig
- Celler
- Celsius
- Århundrede
- Direktør
- direktører
- Ændringer
- kemi
- Chicago
- krav
- hævder
- fordringer
- klasse
- klar
- tættere
- Medforfatter
- Medstifter
- kolleger
- farve
- kombinationer
- kombinerer
- Kom
- samfund
- selskab
- fuldstændig
- kompliceret
- sammensat
- Forbindelse
- betingelser
- gennemført
- udførelse
- dirigent
- adfærd
- tillid
- Bekræfte
- Overvej
- Overvejer
- fortsætter
- kontroversielle
- konventionelle
- Core
- kunne
- kritisk
- nysgerrig
- Nuværende
- Daniel
- data
- datasæt
- Dage
- årtier
- dybeste
- demonstrere
- demonstreret
- Afledt
- beskrevet
- detaljeret
- Enheder
- Diamant
- DID
- Diego
- forskellige
- svært
- direkte
- opdagelse
- distribuere
- Dont
- tvivler
- snesevis
- dramatisk
- drøm
- Drop
- i løbet af
- editor
- effekt
- effektivitet
- indsats
- enten
- elektricitet
- elektroner
- elementer
- eliminere
- opstået
- understreget
- energi
- entusiasme
- Hele
- helt
- indrejse
- etablere
- Endog
- Hver
- hverdagen
- at alt
- bevismateriale
- præcist nok
- ophidset
- Spænding
- spændende
- eksperter
- ekstraordinært
- Ansigtet
- Fall
- langt
- få
- felt
- Fields
- Film
- finde
- Brand
- Fornavn
- florida
- flow
- Fokus
- efter
- Til
- Tving
- formular
- Grundlagt
- hyppig
- fra
- finansiering
- yderligere
- generere
- Genève
- Tyskland
- Give
- mål
- Goes
- gå
- Grøn
- mødt
- banebrydende
- gruppe
- Gruppens
- Halvdelen
- håndfuld
- hænder
- sker
- Gem
- Hård Ost
- Have
- link.
- Høj
- historisk
- historie
- Hit
- håber
- håber
- Hvordan
- How To
- HTML
- HTTPS
- Hundreder
- Hydrogenering
- i
- identificeret
- Illinois
- Imaging
- straks
- KIMOs Succeshistorier
- vigtigt
- in
- omfatter
- Herunder
- utroligt
- uafhængig
- uafhængigt
- uformel
- Institut
- anvisninger
- intellektuel
- intellektuel ejendomsret
- interaktioner
- interesse
- Investorer
- involverede
- IP
- spørgsmål
- IT
- ITS
- jpg
- Venlig
- Kend
- kendt
- lab
- laboratorium
- Labs
- LAS
- Las Vegas
- Efternavn
- Sidste år
- Sent
- Love
- lagdelt
- Led
- niveauer
- Livet
- ligesom
- begrænsninger
- Limited
- linjer
- Liste
- Børsnoterede
- Lang
- længere
- Se
- off
- Lot
- lavet
- Magnetfelt
- lave
- lykkedes
- måde
- mange
- Marts
- materiale
- materialer
- matematisk
- max
- måle
- målinger
- medicinsk
- medicinsk billeddannelse
- møde
- opfylder
- Medlemmer
- metal
- Metaller
- metode
- metoder
- metoder
- milepæl
- million
- minutter
- mistro
- øjeblik
- penge
- måned
- mere
- mest
- flere
- navn
- navne
- national
- Natur
- nødvendig
- behov
- NEVADA
- Ny
- observere
- oktober
- of
- on
- ONE
- OpenAI
- Optimisme
- Organiseret
- original
- Andet
- Andre
- uden for
- pakket
- Papir
- del
- forbi
- patent
- mønstre
- Peak
- peer
- perfekt
- Perfume
- Personale
- fase
- fænomen
- fysisk
- Fysik
- plato
- Platon Data Intelligence
- PlatoData
- Punkt
- mulig
- indsendt
- magt
- præsentation
- tryk
- smuk
- tidligere
- Problem
- problemer
- behandle
- Processer
- producere
- produceret
- Professor
- Progress
- gradvist
- lovende
- egenskaber
- ejendom
- Ejendomsrettigheder
- proprietære
- bevist
- Offentliggørelse
- offentliggjort
- Quantamagazin
- Quantum
- hurtigt
- rejse
- hævet
- hæve
- Raw
- rådata
- reaktioner
- årsager
- nylige
- for nylig
- optegnelser
- Rød
- om
- regime
- region
- relaterede
- relativt
- frigivet
- bemærkelsesværdig
- Fjern
- repræsentativt
- påkrævet
- Kræver
- forskning
- forsker
- forskere
- Modstand
- svar
- resultere
- Resultater
- gennemgå
- rettigheder
- stringent
- Værelse
- groft
- runder
- Said
- Sam
- samme
- San
- San Diego
- Videnskab
- forskere
- Skærm
- søgning
- Anden
- sikkerhed
- september
- Series
- Serie A
- sæt
- Shadow
- Del
- delt
- Kort
- Inden længe
- bør
- Vis
- Signal
- lignende
- siden
- lille
- So
- solgt
- solid
- nogle
- noget
- taler
- hastighed
- brugt
- Trods
- Spotify
- sri lanka
- opstart
- udsagn
- stængler
- Stadig
- stoppet
- stærk
- kraftigt
- Studere
- studere
- indsendt
- stof
- sådan
- Superledning
- bord
- Tag
- Tal
- hold
- teknikker
- Teknologier
- prøve
- Test
- lærebog
- at
- verdenen
- deres
- Them
- teoretisk
- Disse
- Tænk
- Tredje
- tre
- tid
- gange
- til
- i dag
- nutidens
- Tour
- tog
- omdannet
- overgang
- gennemsigtig
- sand
- Tirsdag
- Uncertain
- under
- universitet
- University of California
- University of Cambridge
- usædvanlig
- værdi
- VEGAS
- verificere
- udgave
- video
- varmer
- Vej..
- måder
- GODT
- Hvad
- som
- mens
- WHO
- bredere
- bredere fællesskab
- vilje
- villig
- med
- inden for
- Arbejde
- træning
- arbejdede
- arbejder
- virker
- world
- ville
- år
- år
- zephyrnet
- nul