8月14日,中国科学院官方发布了题为《那些年室温超导的疑云后来都怎么样了》的文章,对近期韩国团队发表论文声称发现室温超导“LK-99”事件最新进展进行综述总结,并复盘了过往相关重要事件。
该文指出,在人们探索超导的一百余年中,LK-99不是第一个被宣称实现室温超导的材料,也不是第一个在后续的验证中陷入争议的材料。事实上,很多种所谓的“室温超导体”最后都无法定论,被物理学家们仿照不明飞行物UFO戏称为“不明超导体”(Unidentified Superconducting Object,USO)。
对于室温超导的发展历程与现状,该文认为:“我们不得不承认,在真正的室温超导体出现(或者被可靠的理论证实是不可能的)之前,这样类似的新闻可能会一个接一些,并有在可能引起一阵关注、挑起一次股票的波动后,让人们失望而归。不可否认的是,常温超导的真正到来将为世界带来巨大的改变,但探索的道路可能漫长而艰辛,我们不妨怀着平静的心情去留心,去期待。”
此外,文章还指出发现室温超导材料背后的难点:
新的超导材料要想获得认可,既需要作者给出令人信服的数据,又需要其他同行能够重复出同样的效果——北京的超导材料在纽约同样应该超导,这是物理人执着的信念。要想确定一种新材料是否具有超导性,总需要用一台仪器对一块样品做点什么。因此,对疑似超导体的验证工作至少可以分成两大部分:获得一块高质量的样品和对样品完成测试。
制备样品就不是一件易事。虽然大家经常戏称制备样品就像炼丹,但毕竟不是所有丹药都能让人长生不老(好像是所有丹药都不能长生不老)。对于超导材料,“高质量样品”往往代表一块大小合适的干净的单晶。用来测试的晶体缺陷要尽可能地少,而杂质则要几乎完全排除。因此,晶界杂乱无章而且有大量杂质的多晶虽然容易烧结,但测试结果却很难说服严苛的审稿人和同行。要想制备出能用的样品,需要昂贵的高纯原料、复杂的烧结条件,以及难以言说的经验和一些运气。
就算获得了堪用的样品,怎样用它测出用说服力的数据同样是一件技术活。常压超导的样品测起来简单些,但也要有很多步骤。样品首先需要清洁、用细砂纸打磨——如果磨的力量轻了,样品表面的杂质没被剥离,就会带来假信号;如果磨得重了,样品又可能直接四分五裂。几毫米长的样品磨好以后,还要并排粘上四根导电电极,用类似中学伏安法电压表内接的方式测试电阻。电极要粘得平行等长,彼此还要留出足够的距离。从打磨到粘电极,这些显微镜下的精细活都要迅速完成,不然样品在空气中氧化变质,前面的工作就会全部前功尽弃了。
高压超导的验证则会更困难。且不说上百万倍大气压强的实验条件本身就劝退了大部分实验室参与验证的努力,单考虑测试技术本身就复杂到令人咋舌。要想办法给样品均匀地施加并传导压力而不至于损坏;要将样品连同加压装置一起冷却、加磁场;要从加压机构中引出四根导线连接测试设备的电压表和电流表;还要压制复杂装置和极端条件产生的噪声信号……所以高压超导似乎着实有些命途多舛:金属氢超导的样品挥发,不了了之;临界温度200余K的碳硫氢虽然名噪一时,但去年终究撤稿;今年三月的镥氮氢超导如今也接近草草收场……
文章总结称:“或许,未来会有更多的‘室温超导材料’出现又被证伪;或许,常压室温超导根本就不存在。但人类对温和条件下超导的探索不会停止。这是工程学的期盼,也是科学的追求。”(校对/赵碧莹)