개요
화요일 오후 라스베거스에서 열린 American Physical Society의 연례 XNUMX월 회의에서 꽉찬 강연에서, 랑가 디아스로체스터 대학의 물리학자인 로체스터는 그와 그의 팀이 이 분야에서 XNUMX년 동안 꿈꿔온 상온 및 상압에서 작동하는 초전도체를 달성했다고 발표했습니다. 프레젠테이션에 대한 관심이 너무 뜨거워서 보안요원이 강연이 시작되기 XNUMX분 이상 전에 넘쳐나는 방의 출입을 막았습니다. Dias가 말하기 시작하기 직전에 호기심 많은 구경꾼을 쫓아내는 것을 엿들을 수 있습니다.
결과, 오늘에 출판 자연, 수소, 질소 및 희토류 금속 루테튬으로 구성된 고체인 기존의 전도체가 완벽한 효율로 전기를 전도할 수 있는 결함 없는 물질로 변형되었음을 보여주는 것으로 보입니다.
일부 과학자들은 이 발표를 열광적으로 환영했지만, 다른 과학자들은 연구 그룹의 논란이 되고 있는 연구 불법 행위 이력을 지적하면서 훨씬 더 신중합니다. (디아스는 혐의를 강력히 부인하고 있다.) 콴타 억제되지 않은 흥분에서 노골적인 해고에 이르기까지 다양했으며 많은 전문가들이 일부 버전의 신중한 낙관주의를 표현했습니다.
이전에 초전도성은 극한의 온도 또는 압착 압력에서만 관찰되었습니다. 이러한 조건은 무손실 전력선, 공중 부양 고속 열차 및 저렴한 의료 영상 장치와 같은 오랫동안 원했던 응용 분야에서 이러한 물질을 비실용적으로 만드는 조건입니다. 새로 단조된 화합물은 섭씨 21도(화씨 69.8도)와 약 1기가파스칼의 압력에서 저항 없이 전류를 전도합니다. 그것은 여전히 높은 압력입니다. Marianas Trench의 가장 깊은 지점에서의 압력의 약 10 배입니다. 그러나 유사한 재료를 사용한 이전 실험에서 요구되는 압력보다 100 배 이상 강하지 않습니다.
"만약 이것이 옳다면 초전도 역사상 가장 큰 돌파구가 될 것"이라고 말했다. 제임스 햄린, 작업에 참여하지 않은 플로리다 대학의 물리학 자. 만약 그것이 사실이라면 그는 "지축을 뒤흔들고 획기적이며 매우 흥미로운 발견"이라고 말했다. 그러나 다음을 포함하되 이에 국한되지 않는 팀의 이전 작업과 관련된 사건 실온에 가까운 초전도성 주장 에 게시 자연 2020년에 취소되고 작년 말에 철회됨 — 오늘 발표에 그림자를 드리웠습니다. Hamlin은 “이전 작업에서 해결되지 않은 동일한 문제 중 일부가 새 작업에도 존재하는지 궁금하지 않을 수 없습니다.”라고 말했습니다.
모든 벤치마크 달성
XNUMX년 이상 동안 과학자들은 대부분의 금속을 절대 영도 몇 도 이내의 온도로 냉각시키면 극적인 변태가 일어난다는 사실을 알고 있었습니다. 물질마다 다른 이 "임계 온도" 주변에서 전자가 쌍을 이루어 일종의 양자 유체를 형성합니다. 일단 이런 일이 발생하면 전자는 더 이상 재료의 원자로 튀지 않습니다. 저항을 생성하는 상호 작용으로 에너지 손실 없이 흐를 수 있습니다.
그 이후로 초전도 연구의 가장 중요한 목표는 임계 온도를 높이는 것이었습니다.
수십 년 동안 물리학자들은 요소의 다양한 조합을 테스트하여 임계 온도를 꾸준히 높임으로써 점진적인 발전을 이루었습니다. 수소화물(Hydride)로 알려진 한 가지 유망한 물질이 최근 몇 년 동안 등장했습니다. 수소화물은 깃털처럼 가벼운 수소와 황이나 금속과 같은 무거운 원자를 결합한 화합물입니다. 물리학자들은 수소가 많을수록 초전도성이 더 좋다고 믿습니다. 연구원들은 때때로 탄소나 질소와 같은 다른 원자의 먼지를 추가하여 그 특성을 더 조정합니다. 최초의 초전도 수소화물, 2015에서보고 됨, 약 섭씨 영하 70도 및 155기가파스칼의 압력(지구 코어의 절반에 근접)에서 전환에 도달했습니다. XNUMX년 이내에, 같은 그룹 과 다른 둘 다 섭씨 영하 13도, 190기가파스칼의 초전도가 가능한 훨씬 더 많은 수소가 풍부한 "슈퍼하이드라이드" 물질을 만들어냈습니다.
새로운 연구는 과거의 모든 기록을 파괴합니다. 지난 몇 년 동안 Dias의 팀은 루테튬을 기반으로 하는 수퍼하이드라이드에 대해 연구했습니다. 샘플을 생산하기 위해 팀은 섭씨 99도에서 며칠 동안 굽는 동안 1% 수소와 200% 질소의 향으로 루테튬 박막을 목욕시켰습니다. 그런 다음 다이아몬드 앤빌 셀이 2기가파스칼의 압력으로 샘플을 압축합니다. 그런 다음 팀은 샘플의 초전도 특성을 테스트하는 동안 앤빌을 점진적으로 느슨하게 했습니다. Dias는 생산된 수백 개의 샘플 중 압력이 약 1기가파스칼로 낮아진 후에도 수십 개의 샘플에서 초전도성을 관찰할 수 있었다고 말했습니다.
초전도성을 입증하기 위해 팀은 세 가지 교과서 벤치마크를 달성했습니다. 임계 온도에서 그들은 재료가 얼마나 쉽게 예열되는지와 관련된 특성의 피크와 저항의 감소를 보여주었습니다. 팀은 또한 샘플에서 자기장의 방출을 직접 측정할 수 있었습니다. 이는 이전에 수퍼하이드라이드에서 설득력 있게 입증된 적이 없는 마이스너 효과라고 하는 초전도성에 대한 명확한 서명입니다. 흥미롭게도 샘플은 위상 변화와 동기화되어 파란색에서 분홍색, 빨간색으로 색상이 변했습니다.
논문의 도표는 연구자들이 초전도성을 테스트할 때 정확히 찾는 것입니다. 강력한 증거는 현상을 일상적인 조건에 더 가깝게 만들 수 있는 물질을 찾기 위해 수십 년을 보낸 많은 과학자들을 흥분시킵니다.
“결과를 보게 되어 정말 기쁩니다. 그리고 나는 그들이 관찰하고 있는 것이 그것이 무엇인지를 조금도 의심하지 않습니다.”라고 말했습니다. 싯다르트 삭세나, 새로운 연구에 참여하지 않은 케임브리지 대학의 물리학자. 에바 주렉로체스터 그룹과 자주 소통하지만 연구에는 참여하지 않은 버팔로 대학교의 이론 화학자 로체스터는 이러한 조건에서 초전도하는 물질이 "우리가 상상할 수 없는 방식으로 우리 삶의 모든 측면에 영향을 미칠 것"이라고 말했습니다. Hamlin은 시연이 "이 자료에 대해 보고자 하는 모든 종류의 측정에 대한 역작이며 보고자 하는 유형의 데이터를 정확하게 생성하는 것"이라는 데 동의합니다.
고생 한 역사
그러나 Hamlin과 다른 연구자들은 그룹의 과거가 오늘날의 역사적 주장이 역사적 수준의 정밀 조사를 충족해야 한다고 주장합니다.
"액면 그대로 받아들이면 초전도성에 대한 많은 증거가 있습니다."라고 캘리포니아 샌디에이고 대학의 물리학자인 Jorge Hirsch는 말했습니다. “그러나 나는 이 저자들이 말하는 것을 전혀 믿지 않습니다. 나는 전혀 팔리지 않는다.”
Hirsch는 자신의 불신이 그룹의 이전 및 현재 구성원에 대해 제기된 연구 불법 행위 혐의의 오랜 역사에서 비롯되며 그 중 많은 부분을 압박했다고 말했습니다. 가장 최근인 2020년에 Dias와 그의 공동 저자는 약 섭씨 14도(화씨 57.2도) 및 267기가파스칼에서 임계 전이에 도달하는 탄소질 황 수소화물(CSH)에 대한 연구를 발표했습니다. 거의 즉시 소수의 전문가들이 자기장에 대한 재료의 반응을 확인하는 데 사용된 데이터에서 특이한 패턴을 발견했습니다. Dias와 그의 빈번한 협력자, 아쉬칸 살라마트라스베거스 네바다 대학의 물리학자인 은 XNUMX년 후 원시 데이터를 149 페이지 문서, 그들은 배경 자기 간섭을 제거하기 위한 특이하고 복잡한 방법을 자세히 설명했습니다. 그들은 작은 샘플에 의해 거부된 작은 자기장을 감지하는 데 필요하다고 말했습니다. 이 방법은 원본 논문에서 절차를 설명하는 방식과 일치하지 않았습니다. 자연 지난 XNUMX월 철회를 발표했습니다.
Hirsch와 다른 물리학자들은 위법 행위가 자기 배경에 대한 오해의 소지가 있는 혼동을 넘어선다고 주장합니다. XNUMX월에 Hirsch와 디르크 반 데르 마렐, 제네바대학교 명예교수, 주장을 게시 Dias와 Salamat이 원시 CSH 데이터로 공개한 것은 실제로 공개된 데이터에서 파생된 것입니다. “[우리는] 기본적으로 원시 데이터가 실험실에서 측정되지 않는다는 것을 수학적으로 증명했습니다. 그들은 조작되었습니다.”라고 Hirsch는 말했습니다. 햄린이 독립출시 전인 지난 2022월 전기 저항률 데이터도 공개되지 않은 방식으로 처리된 것으로 보인다고 주장했습니다. 이는 XNUMX년 철회로 이어진 문제에 대한 새로운 주장입니다.
개요
Dias는 자신의 작업을 강력하게 방어합니다. 철회 이후 몇 달 동안 Dias는 Argonne 및 Brookhaven National Laboratories에서 CSH 물질에 대한 추가 실험을 수행했습니다. 여기에서 그는 물질의 초전도 전이를 관찰하기 위해 독립적인 과학자들을 초대했습니다. 그는 최근에 새 원고 에 자연 그는 CSH의 고온 초전도성에 대한 주장을 엄격하게 반복하여 과거의 주장을 불식시킬 것이라고 주장합니다.
“우리 작업의 목격자들은 우리의 발견을 증명했습니다. 우리는 'reddmatter'와 마찬가지로 초전도성을 달성하기 위해 CSH가 작동하는 것을 시연했습니다. 스타 트렉–새로운 루테튬 기반 재료의 이름에서 영감을 받음. "증거를 믿거나 말거나 할 수 있지만 무시할 수는 없습니다."
나일레시 살케새로운 측정을 지원하고 2020년 연구에는 참여하지 않은 시카고 일리노이 대학의 물리학자인 은 "이 새로운 작업은 CSH의 초전도성을 확인했습니다."라고 말했습니다. 그는 새로운 루테튬 물질의 발견을 "놀라운 일"이라며 "초전도 분야에서 중요한 이정표"라고 덧붙였다.
그러나 CSH 논문만이 논란이 되고 있는 유일한 관련 작업은 아닙니다. CSH 논문의 공동 저자인 Mathew Debessai는 2009 연구 세 번째 물질인 유로퓸(Europium)에서 초전도성을 주장했지만 나중에 변경된 데이터를 제시하기 위해 철회되었습니다. (Dias는 이 논문의 공동 저자가 아닙니다.) Hirsch 주장 해당 간행물에서 "데이터가 복사되어 다른 영역에 붙여넣어집니다." 기타 또한 다른 데이터의 일부 데이터가 디아스의 최근 논문 팀이 완전히 다른 물질을 연구하는 동안 수집한 데이터에서 복제되었습니다.
Dias는 잘못에 대한 모든 주장을 강력히 부인하고 일상적인 온도와 고압 물리학 커뮤니티에서 거의 매일 발생하는 압력으로 간주되는 초전도성을 발견했다는 주장을 엄격하게 확립하기 위해 계속해서 노력하고 있습니다. 그는 루테튬 물질의 저압 초전도성을 설명하는 오늘의 논문이 XNUMX년 중 더 나은 기간 동안 여러 라운드의 검토를 포함하는 비정상적으로 엄격한 동료 검토 프로세스를 거쳤다고 강조합니다. Dias는 또한 자신의 모든 원시 데이터를 자연, 그리고 그것은 새로운 결과와 함께 출판될 것입니다. 다수의 독립적인 전문가들이 자연결과가 가능한 한 엄격했는지 확인하는 의 능력.
"나는 확신한다. 자연 편집자와 평론가는 녹색 신호를 보내기 전에 구웠을 것입니다.”라고 Salke는 말했습니다.
“내게는 두 번째 철회를 상상하기 어렵다”고 말했다. 미하일 에레메츠, 수소화물 초전도체 발견을 이끈 독일 막스 플랑크 화학 연구소의 물리학자. "선사에도 불구하고 심각하게 고려해야합니다."
Dias는 그와 그의 동료들이 매우 철저한 검토 과정에서 완전히 투명했다고 강조했습니다. 그는 “이번에는 모든 것을 바쳤다. “모든 기술과 모든 것. 검토자는 모든 데이터에 액세스할 수 있었습니다.”
놀라운 검토 과정은 불확실한 역사 위에 쌓였을 때 일부 연구자들을 곤경에 빠뜨렸습니다. "나는 더 이상 내가 무엇을 믿을 수 있는지 모르겠습니다." van der Marel이 말했습니다. "그게 전부 문제야."
확인 및 상거래
궁극적으로 더 넓은 연구자 커뮤니티의 수용은 다른 연구실의 손에 달려 있습니다. 물질을 재현하고 초전도 특성을 확인할 수 있을까요? 응답이 비교적 빨리 오기를 바라는 이유가 있습니다.
CSH에서 초전도성을 확인하는 데 필요한 매우 높은 다이아몬드 앤빌 압력으로 작업할 수 있는 그룹은 전 세계적으로 소수에 불과하지만 루테튬 기반 물질의 저압 체제에서 작업할 수 있는 실험실은 수십 개 있습니다. 햄린이 말했다. Dias는 지난 몇 달 동안 그의 연구실이 공정에서 다이아몬드 모루 세포를 완전히 제거하는 방법을 연구해 왔으며, 이는 발견을 확인하기 위한 노력을 더욱 가속화할 수 있다고 말했습니다.
다른 연구실에서 결과를 충실히 재현할 수 있도록 하기 위해 그룹은 자세한 샘플 준비 방법과 함께 전체 원시 데이터 세트를 기꺼이 공유하거나 테스트를 위해 재료 샘플을 다른 연구실로 보낼 수 있어야 한다고 Hamlin은 말했습니다.
그러나 외부 액세스는 커뮤니티의 희망에 미치지 못할 수 있습니다. Dias와 Salamat는 스타트업을 설립했습니다. 소름 끼치는 재료, 어느, 디아스 말했다, Spotify 및 OpenAI의 CEO를 포함한 투자자로부터 이미 20만 달러 이상의 자금을 조달했습니다.* 그들은 또한 최근 샘플을 우편으로 발송하는 것을 막을 수 있는 수소화 루테튬 물질에 대한 특허를 신청했습니다. "우리는 샘플을 만드는 방법에 대한 명확하고 자세한 지침을 가지고 있습니다."라고 Dias는 말했습니다. "우리 프로세스의 독점 특성과 존재하는 지적 재산권을 고려하여 이 자료를 배포하지 않을 것입니다." 그는 "특정 방법론과 프로세스"도 테이블에서 벗어났다고 제안했습니다.
Dias는 "지식재산법을 어기지 않고 우리가 한 일을 공유하게 되어 기쁩니다."라고 말했습니다. “한계도 있지만 뭔가 해낼 수 있을 것 같아요.”
편집자 주 :
스리랑카 과학진흥협회가 주최한 2021년 대담에서 나중에 YouTube에 게시됨, Dias는 “우리는 최근 과학적인 부분에 집중하기 위해 20만 달러를 모금했습니다. 그리고 이들은 우리가 이런 종류의 기술에 사용한 투자자들입니다.” 그 순간(영상에서 43:25) 이름 목록이 화면에 나타납니다. "투자자(시리즈 A)" 범주에는 OpenAI의 CEO인 Sam Altman과 Spotify의 공동 창립자이자 CEO인 Daniel Ek가 포함됩니다. 이 기사가 게시된 후 Dias의 대표는 Quanta에 말했습니다. 그것들은 회사가 돈을 모으지 않았으며 나열된 이름이 잠재 투자자라는 "포부 진술"이었습니다.
보정: 2023 년 3 월 8 일
이 기사의 원래 버전은 Nilesh Salke를 박사후 연구원으로 식별했습니다. 사실 그는 연구조교수다.
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