bob官方体育appios:能量守恒无损耗!韩国发现“室温超导”这次靠谱吗?

发布时间:2023-08-05 05:30:21   作者:bob官方体育下注 出处:bob官方网站下载

  来自韩国的物理学家团队,近来在预印本网站arXiv上传了两篇论文,宣称发现了首个室温常压下的超导体。

  论文宣称:在常压条件下,一种改性的铅磷灰石(文中称为LK-99)能够在127℃以下体现为超导体。

  看到这条新闻的你,必定会发生这样的疑问:怎样又是室温超导?怎样又吵翻天了?以及,为什么有种似曾相识的感觉?

  此次引爆言论的韩国论文没有经过同行评议,关于论文宣称的成果需坚持慎重,还需进一步试验验证。

  物理上,超导(superconductivity)是资料在低于必定温度时电阻变为0的现象,改变后的资料称为超导体(superconductor)。

  中学课本里提到过,在一个电路中,导线里的电荷在电压驱动下会像跑步运动员相同运动,然后构成电流,但经过导体的电阻会阻止它们的运动。

  假如电路由超导体组成,电荷就能在电路中无拘无束地奔驰,电流会一向活动下去。在一个超导铅制成的环路中,能够连续几个月都观测不到电流有削弱的痕迹。

  除了电阻为0以外,超导体还有另一个独特的性质,称为彻底抗磁性。资料改变成超导体后,就好像武僧使出了金钟罩,体内的磁场会“排挤”掉简直一切的磁通量,磁力线无法穿透超导体。

  依据超导体的彻底抗磁性,能够做个风趣的试验:在超导体的正下方放置一个磁体,磁体在周围发生磁场,而超导体的内部不允许磁场存在,然后发生相反磁场,与磁体相互排挤。

  假如排挤力和超导体的重力相平衡,就能让超导体悬浮在半空中,似乎科幻小说中的场景。

  后来物理学家总结,要看一个资料是不是超导体,就看它是否一起具有零电阻现象和彻底抗磁性的特性,两者缺一不可。

  零电阻的电路简直没有热损耗,运用超导体资料进行长间隔大容量输电,能极大地削减能量糟蹋,进步动力运用功率;

  惋惜,抱负很饱满,实践很骨感。直到现在为止,超导体的实践运用还首要会集在粒子加速器、磁悬浮、超导量子干涉仪等特定情境中。在电力工程方面,尤其是被寄予厚望的超导线长间隔输电,大范围运用依然遥遥无期。

  资料改变为超导体的温度被称为超导临界温度(Tc),低于这个Tc,超导体才干坚持本身的超导性质。

  但是,绝大多数资料的Tc都十分低,根本都在-220℃以下,需求凭借液氮或液氦等坚持低温环境。

  幻想一下,辛辛苦苦制作一条几百公里的超导输电线,还需求全程浸泡在液氮中冷却,本钱得多么夸大!

  所以为了让超导体得到更广泛的运用,必需要找到Tc更高、最好是室温条件下(大约25℃左右)也能坚持超导性质的资料。

  从发现超导现象开端,物理学家对高Tc超导体的寻觅从未中止,但一向寸步难行。

  在发现超导最开端的70多年内,Tc的上限连打破-240℃都很困难。还好后来物理学家连续发现Tc超越-173℃的超导体,现在超导体最高临界温度的记载坚持者是150万个大气压下的硫化氢,Tc大约是-73℃,离抱负的室温仍是有必定间隔,如此高压的条件也意味着难以实践运用。

  看到这,假如你还记得最初的内容的话,就发现这个韩国团队宣布的论文有多么惊世骇俗了他们宣称发现了常压下Tc大约是127℃的超导体,不只把Tc带到室温,更是一会儿直接进步了200度!

  依据论文描绘,他们把多种含铅、铜和磷的资料经过必定组合后别离混合加热,制备得到一种掺杂铜的铅-磷灰石晶体,并且称之为LK-99。

  依据他们给出的试验成果,在127℃以下,给LK-99施加电流,在必定的电流范围内电压都根本为零,体现出了零电阻的特性。

  论文宣称,温度、电流和磁场到达必定临界值后,零电阻现象也随之消失,契合超导体的性质。

  在到达临界电流前,LK-99的电压趋于零,体现出零电阻图片来历:参考资料[1]

  对此,团队供给了试验数据图,还在网上宣布了视频演示。视频中,在室温常压的环境下,一小片LK-99样品放在一块磁铁上,一端靠近磁铁,另一端自发抬升,似乎受到了某种排挤力。

  不过,视频里的抬升并不像许多超导体的迈斯纳效应那样,彻底悬浮在磁铁上。事实上,部分强抗磁性的资料,比方铁磁粉末压块,在强磁场下也会和磁体排挤,呈现视频中相似的抬升作用。

  他们还作出了理论解说,以为铅磷灰石的部分铅离子被铜离子代替后,体积细小地缩短导致资料结构变形,然后在内部的接壤面上发生了超导量子阱,然后发生了超导现象。

  不过,LK-99的结构与之前发现的干流高温超导体有明显不同,他们给出的理论解说暂时还只是一种猜想。

  你会对室温超导有“似曾相识”相识的感觉,或许是因为就在本年3月,曾经有另一个和室温超导相关的“重磅炸弹”,在大众之中掀起了不小的波涛。

  其时,在美国物理学会会议上,美国罗切斯特大学的物理学家兰加迪亚斯(Ranga Dias)及其团队宣称,他们在1GPa(约等于1万个大气压)的压强下,在镥-氮-氢系统中资猜中完成了室温(约21℃)超导。

  但是,在迪亚斯发布研讨只是一周后,多个试验团队就宣布论文声明,在针对镥化氢化合物的重复试验中没有发现超导现象。

  尽管迪亚斯坚持宣称自己的试验成果真实可信,但他在《天然》和《物理谈论快报》(Physics Review Letters)上宣布的文章连续因造假嫌疑被撤稿,他提出的室温超导资料也被以为证据不足而受到了广泛质疑。

  镥-氢-氮资料的电阻随温度的改变曲线K都没有发现超导改变图片来历:参考资料[3]

  与本年3月迪亚斯的“发现”比较,这次韩国团队论文中的常压下127℃的超导还要愈加令人震惊。那么,韩国团队的“试验成果”,会不会和迪亚斯宣称发现室温超导相同,最终变成争议不断的学术闹剧呢?

  值得一提的是,前次迪亚斯的论文一开端是宣布在《天然》上,尽管其时还没有试验复现,但至少经过了必定的同行评议;而这次韩国团队的论文宣布在预印本网站arXiv上,彻底没有同行评议的进程。

  arXiv发布论文的门槛很低,通常是研讨人员在自己论文正式宣布之前,先在arXiv上传预稿证明原创性,论文往往是鱼龙混杂,质量难以得到确保。

  其实不只是迪亚斯,简直每年都有团队宣称发现了室温超导的资料,可至今没有一个得到谨慎的试验证明。

  2016年宣布在arXiv的论文宣称,发现改变温度在373K的室温超导体。图片来历:参考资料[4]

  比方说,arXiv上至今还能搜到2016年上传的一篇论文,宣称发现了超导改变温度在373K(也便是100℃)左右的化合物,也相同有多个试验数据图和迈斯纳效应的作用图,与此次韩国团队的论文千篇一律。

  只不过,那篇论文没有发布化合物的成分,试验进程也不谨慎,在磁体上的悬浮还被质疑真实性,最终没有经过同行评议正式宣布,也就再没有引起更多的重视。

  2016年的这篇论文中,相同呈现了相似迈斯纳效应的试验图,但是无法证明其真实性 。图片来历:参考资料[4]

  比较之下,这次韩国团队不只发布了他们运用的资料,还在论文中介绍了具体的资料制备办法,并且资料成分比较简单和清晰。想要制备出相同的资料,拿来查验韩国团队的试验成果,难度并不大。

  事实上,已经有团队在着手制备资料了,信任很快就会有科研团队供给相同条件下的试验成果,验证韩国团队的成果是否正确。

  LK-99资料究竟是划时代的发现,仍是又一场学术乌龙,或许在未来的几天内就会揭晓。

  道谢:本文得到中国科学院物理研讨所罗会仟研讨员在专业上的辅导和协助,特此称谢!

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