Introduksjon
I en fullpakket foredrag tirsdag ettermiddag på American Physical Societys årlige marsmøte i Las Vegas, Ranga Dias, en fysiker ved University of Rochester, kunngjorde at han og teamet hans hadde oppnådd en hundre år gammel drøm om feltet: en superleder som fungerer ved romtemperatur og nesten romtrykk. Interessen var så stor for presentasjonen at sikkerhetspersonell stoppet adgangen til det overfylte rommet mer enn femten minutter før foredraget. De kunne overhøres å skyte bort nysgjerrige tilskuere kort tid før Dias begynte å snakke.
Resultatene, publisert i dag i Natur, ser ut til å vise at en konvensjonell leder - et fast stoff som består av hydrogen, nitrogen og det sjeldne jordmetallet lutetium - ble forvandlet til et feilfritt materiale som var i stand til å lede elektrisitet med perfekt effektivitet.
Mens kunngjøringen har blitt møtt med entusiasme av noen forskere, er andre langt mer forsiktige, og peker på forskergruppens kontroversielle historie med påståtte forskningsforbrytelser. (Dias avviser på det sterkeste anklagene.) Reaksjoner fra 10 uavhengige eksperter kontaktet av Quanta varierte fra uhemmet begeistring til direkte oppsigelse, med mange av ekspertene som uttrykte en eller annen versjon av forsiktig optimisme.
Tidligere har superledning bare blitt observert ved kjølige temperaturer eller knusende trykk - forhold som gjør disse materialene upraktiske for lenge ønsket bruksområder som tapsfrie kraftledninger, svevende høyhastighetstog og rimelige medisinske bildeenheter. Den nylig smidde forbindelsen leder strøm uten motstand ved 21 grader Celsius (69.8 grader Fahrenheit) og ved et trykk på rundt 1 gigapascal. Det er fortsatt mye trykk - omtrent 10 ganger trykket på det dypeste punktet i Marianas-graven - men det er mer enn 100 ganger mindre intenst enn trykket som kreves i tidligere eksperimenter med lignende materialer.
"Hvis det viser seg å være riktig, er det muligens det største gjennombruddet i superledningshistorien," sa James Hamlin, en fysiker ved University of Florida som ikke var involvert i arbeidet. Hvis det er sant, sa han, "er det en verdensomspennende, banebrytende, veldig spennende oppdagelse." Men hendelser som involverer teamets tidligere arbeid - inkludert, men ikke begrenset til en superledningspåstand nær romtemperatur publisert i Natur i 2020 og trukket tilbake sent i fjor — har kastet en skygge over dagens kunngjøring. "Det er vanskelig å ikke lure på om noen av de samme problemene som har blitt uløst i tidligere arbeid, også eksisterer i det nye arbeidet," sa Hamlin.
Treffer alle benchmarks
I mer enn et århundre har forskere visst at avkjøling av de fleste metaller til temperaturer innenfor noen få grader av absolutt null fører til en dramatisk metamorfose. Rundt denne "kritiske temperaturen", som varierer fra et materiale til et annet, parer elektroner seg og danner en type kvantevæske. Når dette skjer, spretter ikke elektroner lenger inn i atomer i materialet - interaksjoner som genererer motstand - som lar dem strømme uten energitap.
Det overordnede målet med superledningsforskning siden den gang har vært å heve den kritiske temperaturen.
I flere tiår har fysikere gjort gradvise fremskritt, og stadig hevet den kritiske temperaturen ved å teste forskjellige kombinasjoner av elementer. En lovende klasse av materialer, kjent som hydrider, dukket opp de siste årene. Hydrider er forbindelser som kombinerer det fjærvektige hydrogenet med tyngre atomer som svovel eller metaller. Jo mer hydrogen, jo bedre for superledning, mener fysikere. Forskere legger noen ganger til støv av andre atomer, for eksempel karbon eller nitrogen, for ytterligere å finjustere egenskapene. Det første superledende hydridet, rapportert i 2015, traff overgangen ved rundt minus 70 grader Celsius og 155 gigapascal trykk (nærmer seg halvparten av jordens kjerne). Innen tre år, samme gruppe og en annen begge pisket opp enda mer hydrogenrike "superhydrid"-materialer som kunne superlede så høyt som minus 13 grader Celsius og ved 190 gigapascal.
Den nye studien river alle tidligere rekorder. De siste årene har Dias' team jobbet med et superhydrid basert på lutetium. For å produsere en prøve, ville teamet bade en tynn film av lutetium i en parfyme av 99 % hydrogen og 1 % nitrogen mens de bakte den i noen dager ved 200 grader Celsius. En diamantamboltcelle ville da komprimere prøven ved 2 gigapascal trykk. Teamet ville deretter gradvis løsne ambolten mens de testet prøven for superledende egenskaper. Dias sa at av hundrevis av produserte prøver var de i stand til å observere superledning i dusinvis av prøver selv etter at trykket ble senket til omtrent 1 gigapascal.
For å demonstrere superledning, traff teamet tre lærebokmål. Ved den kritiske temperaturen viste de et fall i motstand og en topp i en egenskap relatert til hvor lett et materiale varmes opp. Teamet klarte også å direkte måle utvisningen av et magnetisk felt fra prøvene - en entydig signatur for superledning kalt Meissner-effekten som aldri før har blitt overbevisende demonstrert i et superhydrid. Merkelig nok skiftet prøven også i farge fra blå til rosa til rød synkronisert med faseendringene.
Avisens plott er akkurat det forskerne ser etter når de tester for superledning. De sterke bevisene begeistrer mange forskere som har brukt flere tiår på å søke etter materialer som kan bringe fenomenet nærmere hverdagslige forhold.
– Jeg er veldig spent på å se resultatet. Og jeg tviler på ingen måte på at det de observerer er hva det er,» sa Siddharth Saxena, en fysiker ved University of Cambridge som ikke var involvert i det nye arbeidet. Eva Zurek, en teoretisk kjemiker ved University at Buffalo som ofte kommuniserer med Rochester-gruppen, men som heller ikke var involvert i forskningen, sa at et materiale som superleder under disse forholdene "ville påvirke alle aspekter av livet vårt på måter vi ikke kan forestille oss." Hamlin er enig i at demonstrasjonen "er en tour de force av alle typer målinger du ønsker å se på dette materialet, og produserer nøyaktig den typen data du håper å se."
En urolig historie
Likevel insisterer Hamlin og andre forskere på at gruppens fortid krever at dagens historiske påstander møtes med historiske nivåer av gransking.
"Det er mye bevis for superledning her hvis du tar det for pålydende," sa Jorge Hirsch, en fysiker ved University of California, San Diego. "Men jeg tror ikke på noe av det disse forfatterne sier. Jeg er ikke solgt i det hele tatt."
Hirsch sa at hans mistillit stammer fra en lang historie med anklager om forskningsforbrytelser mot tidligere og nåværende medlemmer av gruppen, mange av dem har han presset på. Senest publiserte Dias og hans medforfattere i 2020 en studie av et karbonholdig svovelhydrid (CSH) som traff sin kritiske overgang ved rundt 14 grader Celsius (57.2 grader Fahrenheit) og 267 gigapascal. Nesten umiddelbart oppdaget en håndfull eksperter uvanlige mønstre i dataene som ble brukt for å verifisere materialets respons på magnetiske felt. Når Dias og hans hyppige samarbeidspartner, Ashkan Salamat, en fysiker ved University of Nevada, Las Vegas ga ut sine rådata et år senere i form av en 149-siders dokument, de detaljerte en uvanlig og komplisert metode for å eliminere magnetisk bakgrunnsinterferens - en de sa var nødvendig for dem å oppdage det lille magnetfeltet som ble avvist av den lille prøven. Denne metoden var inkonsistent med hvordan de hadde beskrevet prosedyren i den originale artikkelen, som førte Natur å gi tilbaketrekning i september i fjor.
Hirsch og andre fysikere hevder at mishandlingen går utover en misvisende sammenblanding angående den magnetiske bakgrunnen. I september ble Hirsch og Dirk van der Marel, professor emeritus ved universitetet i Genève, publiserte en påstand at det Dias og Salamat hadde gitt ut som rå CSH-data faktisk ble avledet fra de publiserte dataene. «[Vi] beviste i utgangspunktet matematisk at rådataene ikke er målt i laboratoriet; de er fabrikkerte, sa Hirsch. Hamlin uavhengig løslatt et fortrykk oktober i fjor og hevdet at dataene om elektrisk resistivitet også så ut til å ha blitt behandlet på en ikke avslørt måte - en ny påstand på toppen av problemet som førte til tilbaketrekkingen i 2022.
Introduksjon
Dias forsvarer arbeidet sitt kraftig. I månedene etter tilbaketrekkingen har Dias utført ytterligere eksperimenter på CSH-materialet ved Argonne og Brookhaven National Laboratories. I disse inviterte han uavhengige forskere til å observere materialets superledende overgang. Han sendte nylig inn en nytt manuskript til Natur som gjentar påstanden om høytemperatur-superledning i CSH med strenghet, insisterer han på vil fjerne tidligere påstander.
«Vitnene til arbeidet vårt bekreftet funnet. Vi har vist at CSH jobber for å oppnå superledning, det samme gjør 'reddmatter', sa Dias, med henvisning til gruppens uformelle, Star Trek–inspirert navn på det nye lutetiumbaserte materialet. "Du kan enten tro bevisene eller ikke - men du kan ikke ignorere det."
Nilesh Salke, en fysiker ved University of Illinois, Chicago som hjalp til med de nye målingene og ikke var involvert i 2020-forskningen, sa at "det nye arbeidet bekrefter superledningsevnen i CSH." Han kalte oppdagelsen av det nye lutetiummaterialet "bemerkelsesverdig", og la til at det er "en viktig milepæl innen superledningsevne."
Likevel er ikke CSH-papiret det eneste relaterte arbeidet under ild. En medforfatter av CSH-artikkelen, Mathew Debessai, var den første forfatteren på en 2009 studie hevder superledning i et tredje materiale, europium, som senere ble trukket tilbake for å presentere endrede data. (Dias var ikke medforfatter av denne artikkelen.) Hirsch hevder at i den publikasjonen "kopieres dataene og limes inn i en annen region." andre har også hevdet at noen av dataene i en annen av Dias' siste papirer ble duplisert fra data tatt mens teamet studerte et helt annet stoff.
Dias benekter på det sterkeste alle påstander om feilhandlinger og fortsetter å anstrenge seg for strengt å etablere sine påstander om å finne superledning ved daglige temperaturer og det som teller som nesten-hverdagspress i høytrykksfysikkmiljøet. Han understreker at dagens artikkel som beskriver lavtrykkssuperledning i lutetiummaterialet gjennomgikk en uvanlig streng fagfellevurderingsprosess som involverte flere runder med gjennomgang over det meste av et år. Dias sa også at han delte alle rådataene sine med Natur, og at den vil bli publisert ved siden av det nye resultatet. Flere uavhengige eksperter uttrykte tillit til Natursin evne til å sørge for at resultatet ble så strengt som mulig.
"Jeg er ganske sikker på at Natur redaktør og anmeldere må ha grillet dem før de ga et grønt signal, sa Salke.
"For meg er det vanskelig å forestille seg en ny tilbaketrekking," sa Mikhail Eremets, en fysiker ved Max Planck Institute for Chemistry i Tyskland som ledet oppdagelsen av hydridsuperledere. "Vi bør vurdere det seriøst til tross for forhistorien."
Dias understreket at han og kollegene har vært helt transparente under en usedvanlig grundig gjennomgangsprosess. "Denne gangen ga vi alt," sa han. «Alle teknikkene og alt. Anmeldere hadde tilgang til alle dataene."
Den bemerkelsesverdige gjennomgangsprosessen, når den er lagt over en usikker historie, har etterlatt noen forskere i limbo. "Jeg vet ikke lenger hva jeg kan tro," sa van der Marel. "Det er hele problemet."
Konfirmasjon og handel
Til syvende og sist vil aksept fra det bredere fellesskapet av forskere ligge i hendene på andre laboratorier. Vil de være i stand til å reprodusere materialet og bekrefte dets superledende egenskaper? Det er grunn til å håpe at et svar kommer relativt raskt.
Selv om det bare er en håndfull grupper i verden som kan jobbe med det utrolig høye diamant-ambolt-trykket som trengs for å se superledning i CSH, er det dusinvis av laboratorier som kan jobbe i det lavere trykk-regimet til det lutetiumbaserte materialet, sa Hamlin. Dias sa at laboratoriet hans de siste månedene har jobbet med en måte å fjerne diamantamboltcellene fra prosessen helt, noe som kan øke innsatsen for å bekrefte funnet ytterligere.
For å tillate andre laboratorier å reprodusere resultatene trofast, må gruppen være villig til å dele hele sitt rådatasett sammen med detaljerte prøveforberedelsesmetoder, eller å sende prøver av materialet deres til andre laboratorier for å teste, sa Hamlin.
Imidlertid kan tilgang utenfor samfunnet ikke leve opp til fellesskapets håp. Dias og Salamat har grunnlagt en startup, Ujordiske materialer, som, Dias sa, har allerede samlet inn over 20 millioner dollar i finansiering fra investorer inkludert administrerende direktører i Spotify og OpenAI.* De har også nylig søkt om patent på lutetiumhydridmaterialet, som ville avskrekke dem fra å sende ut prøver. "Vi har klare, detaljerte instruksjoner om hvordan vi lager prøvene våre," sa Dias. "Vi kommer ikke til å distribuere dette materialet, med tanke på den proprietære naturen til prosessene våre og de immaterielle rettighetene som eksisterer." Han foreslo at "visse metoder og prosesser" også er ute av bordet.
"Uten å bryte noen IP-lover, er vi glade for å dele det vi gjorde," sa Dias. "Det er noen begrensninger også, men jeg tror vi kan finne ut noe."
Redaktørens notat:
I et foredrag i 2021 organisert av Sri Lanka Association for the Advancement of Science and senere lagt ut på YouTube, sa Dias "Vi har nylig samlet inn 20 millioner dollar bare for, du vet, å fokusere på den vitenskapelige delen av dette. Og dette er investorene vi brukte til denne typen teknologi.» I det øyeblikket (43:25 i videoen) vises en liste med navn på skjermen. Under kategorien merket "Investors (Serie A)" inkluderer navnene Sam Altman, administrerende direktør i OpenAI, og Daniel Ek, medgründer og administrerende direktør i Spotify. Etter publiseringen av denne artikkelen fortalte en representant for Dias til Quanta at dette var "ambisjonsuttalelser", at selskapet ikke hadde samlet inn pengene, og at navnene som ble oppført var potensielle investorer.
Korreksjon: Mars 8, 2023
Den originale versjonen av denne artikkelen identifiserte Nilesh Salke som en postdoktor. Faktisk er han forskningsassistent.
- SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
- Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
- kilde: https://www.quantamagazine.org/room-temperature-superconductor-discovery-meets-with-resistance-20230308/
- :er
- ][s
- $OPP
- 1
- 10
- 100
- 102
- 2020
- 2021
- 2022
- 70
- 8
- a
- evne
- I stand
- Om oss
- Absolute
- AC
- godkjennelse
- adgang
- Beskyldninger
- Oppnå
- oppnådd
- tvers
- faktisk
- Ytterligere
- forfremmelse
- rimelig
- Etter
- mot
- Alle
- påstander
- påstått
- tillater
- sammen
- allerede
- amerikansk
- og
- annonsert
- Kunngjøring
- årlig
- En annen
- besvare
- AMBOLT
- vises
- dukket opp
- søknader
- anvendt
- nærmer seg
- ER
- rundt
- Artikkel
- AS
- aspektet
- Assistent
- Association
- At
- forfatter
- forfattere
- bakgrunn
- baking
- basert
- I utgangspunktet
- BE
- før du
- begynte
- tro
- benchmarks
- Bedre
- Beyond
- Biggest
- Blå
- Sprette
- Breaking
- gjennombrudd
- bringe
- Bringer
- Buffalo
- by
- california
- som heter
- cambridge
- CAN
- kan ikke
- stand
- karbon
- Kategori
- forsiktige
- Celler
- Celsius
- Århundre
- konsernsjef
- CEOs
- Endringer
- kjemi
- Chicago
- hevder
- hevder
- krav
- klasse
- fjerne
- nærmere
- Medforfatter
- Med-grunnlegger
- kollegaer
- farge
- kombinasjoner
- kombinere
- Kom
- samfunnet
- Selskapet
- helt
- komplisert
- komponert
- Compound
- forhold
- gjennomført
- gjennomføre
- dirigent
- dirigerer
- selvtillit
- Bekrefte
- Vurder
- vurderer
- fortsetter
- kontroversiell
- konvensjonell
- Kjerne
- kunne
- kritisk
- nysgjerrig
- Gjeldende
- Daniel
- dato
- datasett
- Dager
- tiår
- dypeste
- demonstrere
- demonstrert
- Avledet
- beskrevet
- detaljert
- Enheter
- Diamant
- gJORDE
- Diego
- forskjellig
- vanskelig
- direkte
- Funnet
- distribuere
- ikke
- tviler
- dusinvis
- dramatisk
- drøm
- Drop
- under
- redaktør
- effekt
- effektivitet
- innsats
- enten
- elektrisitet
- elektroner
- elementer
- eliminere
- dukket
- understreket
- energi
- entusiasme
- Hele
- fullstendig
- entry
- etablere
- Selv
- Hver
- hverdagen
- alt
- bevis
- nøyaktig
- opphisset
- Kjøreglede
- spennende
- eksperter
- used
- Face
- Fall
- langt
- Noen få
- felt
- Felt
- Film
- finne
- Brann
- Først
- florida
- flyten
- Fokus
- etter
- Til
- Tving
- skjema
- Stiftet
- hyppig
- fra
- finansiering
- videre
- generere
- Genève
- Tyskland
- Giving
- mål
- Går
- skal
- Grønn
- hilst
- banebrytende
- Gruppe
- Gruppens
- Halvparten
- håndfull
- hender
- skjer
- lykkelig
- Hard
- Ha
- her.
- Høy
- historisk
- historie
- hit
- håp
- håper
- Hvordan
- Hvordan
- HTML
- HTTPS
- Hundrevis
- hydrogen
- i
- identifisert
- Illinois
- Imaging
- umiddelbart
- Påvirkning
- viktig
- in
- inkludere
- Inkludert
- utrolig
- uavhengig
- uavhengig av hverandre
- uformell
- Institute
- instruksjoner
- intellektuell
- intellektuell eiendom
- interaksjoner
- interesse
- Investorer
- involvert
- IP
- utstedelse
- IT
- DET ER
- jpg
- Type
- Vet
- kjent
- lab
- laboratorium
- Labs
- LAS
- Las Vegas
- Siste
- I fjor
- Late
- Lover
- lagdelte
- Led
- nivåer
- Life
- i likhet med
- begrensninger
- Begrenset
- linjer
- Liste
- oppført
- Lang
- lenger
- Se
- tap
- Lot
- laget
- Magnetfelt
- gjøre
- fikk til
- måte
- mange
- Mars
- materiale
- materialer
- matematisk
- max
- måle
- målinger
- medisinsk
- medisinsk bildebehandling
- møte
- møter
- medlemmer
- metall
- Metaller
- metode
- metoder
- metoder
- milepæl
- millioner
- minutter
- mistillit
- øyeblikk
- penger
- måneder
- mer
- mest
- flere
- navn
- navn
- nasjonal
- Natur
- nødvendig
- nødvendig
- NEVADA
- Ny
- observere
- oktober
- of
- on
- ONE
- OpenAI
- optimisme
- Organisert
- original
- Annen
- andre
- utenfor
- pakket
- Papir
- del
- Past
- patent
- mønstre
- Topp
- likemann
- perfekt
- Parfyme
- ansatte
- fase
- fenomen
- fysisk
- Fysikk
- plato
- Platon Data Intelligence
- PlatonData
- Point
- mulig
- postet
- makt
- presentasjon
- press
- pen
- forrige
- Problem
- problemer
- prosess
- Prosesser
- produsere
- produsert
- Professor
- Progress
- gradvis
- lovende
- egenskaper
- eiendom
- Eiendoms rettigheter
- proprietær
- beviste
- Utgivelse
- publisert
- Quantamagazin
- Quantum
- raskt
- heve
- hevet
- heve
- Raw
- rådata
- reaksjoner
- grunner
- nylig
- nylig
- poster
- Rød
- om
- regime
- region
- i slekt
- relativt
- utgitt
- bemerkelsesverdig
- fjerne
- representant
- påkrevd
- Krever
- forskning
- forsker
- forskere
- Motstand
- svar
- resultere
- Resultater
- anmeldelse
- rettigheter
- streng
- rom
- omtrent
- runder
- Sa
- Sam
- samme
- San
- San Diego
- Vitenskap
- forskere
- Skjerm
- søker
- Sekund
- sikkerhet
- September
- Serien
- Serie A
- sett
- Shadow
- Del
- delt
- Kort
- Om kort tid
- bør
- Vis
- Signal
- lignende
- siden
- liten
- So
- solgt
- solid
- noen
- noe
- sett
- fart
- brukt
- Spite
- Spotify
- sri lanka
- oppstart
- uttalelser
- stammer
- Still
- stoppet
- sterk
- sterk
- Studer
- Studerer
- innsendt
- substans
- slik
- Superledning
- bord
- Ta
- Snakk
- lag
- teknikker
- Teknologi
- test
- Testing
- lærebok
- Det
- De
- verden
- deres
- Dem
- teoretiske
- Disse
- Tenk
- Tredje
- tre
- tid
- ganger
- til
- i dag
- dagens
- tur
- Togene
- forvandlet
- overgang
- gjennomsiktig
- sant
- tirsdag
- Usikker
- etter
- universitet
- University of California
- University of Cambridge
- uvanlig
- verdi
- VEGAS
- verifisere
- versjon
- video
- Varmes opp
- Vei..
- måter
- VI VIL
- Hva
- hvilken
- mens
- HVEM
- bredere
- Bredere fellesskap
- vil
- villig
- med
- innenfor
- Arbeid
- trene
- arbeidet
- arbeid
- virker
- verden
- ville
- år
- år
- zephyrnet
- null