室温超导新成果或已光速证伪

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室温超导新成果或已光速证伪

在短短几天时间里，中国三个团队陆续发表相关实验结果，无一例外地给出了否定的结论。

撰文 | 董唯元、陆超

上周，美国罗切斯特大学的 Ranga Dias 教授在会议上爆出实现室温超导大新闻后（参见《再度刷屏的“室温超导”靠谱不？不日见分晓》），专业人士几乎都持谨慎观望甚至深表怀疑的态度。

次日，当 Nature 在线发表 Dias 的论文后，立即有人对其实验数据提出了质疑，认为原始数据（下图左）根本不支持判定样品实现了超导电性，而论文中采用的电阻数据（下图右）是依靠不合理地剔除了所谓“220K 以下环境背景因素”的曲线才得到的“超导相变”。当然还有直流磁化率和交流磁化率的数据，也是采用了此前该团队在 Nature 被撤稿论文的相同处理方法——扣除了一个奇怪的背景，而且这个背景在相同样品的不同测量下还差异极大。至于晶体结构、具体组分、颜色变化等因素，也是总让人感觉有一些“不合常规”。特别是颜色上，从蓝色，加压后超导变成粉色，再加压又变成红色，这些在高临界温度超导材料中是很少见的，一般高临界温度的超导体都是清一色的黑色，甚至可以是黑得发亮。



不过，这种博客上的讨论毕竟无法直接推翻论文。幸好 Ranga Dias 教授所走的路线，是非常传统且经典的 BCS 理论，如果知道材料的准确结构的话，理论上可以清楚预言材料的临界温度，这是一个被研究得相对比较成熟的领域。再者，Dias 公布的实验条件根本不苛刻，1GPa 的压力如今在普通的超导研究实验室都能轻松实现，通过真刀真枪的实验进行验证并不是很难的事。果然，在论文发表后短短几天时间里，中国有几个团队都陆续发表了相关实验结果，无一例外地给出了否定的结论。

其中，南京大学的闻海虎教授和他的团队直截了当地重复了 Ranga Dias 的材料配方和实验路径，成功获得了氮掺杂氢化镥（LuH2±xNy）材料，将其置于 1GPa~6GPa 的压强环境下，确实在 300K 左右的温度条件下看到了一些电阻数据的变化，但看起来应该是材料结构的变化，也许可以认定为是一种相变，绝不是超导相变。但是所有压力下，在 10K ~ 320K 的温度范围内都没有出现任何超导的迹象。甚至从低于 100K 的变化趋势来看，6GPa 压强以下根本就不可能出现超导！所以 Ranga Dias 所宣称的 1GPa 压强就能实现 LuH2±xNy 室温超导，肯定是有很大问题的。要么实验条件要更加苛刻，要么是数据解读有明显错误。


闻海虎 3 月 15 日于 arXiv 上公布的文章题目及其摘要

其次，中科院物理所的程金光研究员团队更关注 Ranga Dias 所展示的样品所显示出的与众不同的颜色，通过实验重现了深蓝色的氢化镥在约 2.2GPa 时变成粉红色，在约 4GPa 时又变成亮红色。这与 Ranga Dias 团队所发表的实验结果非常类似，也说明 Ranga Dias 团队确实采用的是氢化镥材料，也在高压下发生了颜色变化。然而程教授将这种材料一直加压到 7.7GPa，温度一直降低到 1.5K ，仍然没有看到丝毫超导的迹象。当然，程金光团队的工作并没有掺杂氮，只看到颜色变化，没有看到超导，严格来说也不能算是对 Dias 等人工作的完整验证。需要特别注意的是，闻海虎教授团队的工作，并没有看到材料颜色在高压下的变化。所以，Dias 团队的工作里，材料颜色变化和所谓“室温超导”到底有没有直接联系，还是一个大大的问号。


程金光 3 月 12 日于 arXiv 上公布的文章题目及其摘要

其实，关于镥氢化物材料，估计国内外有许多团队在 Dias 之前就开始研究了。毕竟，稀土氢化物在高压高温下合成、更高压力下就超导的这个事儿，自从 2019 年就有明确路线了。何况这三四年来，科学们早已发现多个稀土氢化物超导体，甚至是碱土金属氢化物超导，只不过超导温度有高有低而已。Lu 是 La 系稀土金属的最后一个，想必有不少研究团队都试过，只是未见正式报道而已。

早在 3 月 9 日，中科院物理所的靳常青研究员团队，就率先贴出了他们自己在这方面的工作。原来，镥氢化物确实是一种超导材料，只不过它无法在只有几 GPa 的压强下就实现，更不要说室温超导了。靳常青教授的实验结果显示，在 218GPa 的压强下，氢化镥的超导转变温度是 71K ，如果压强降低到181GPa 的话，转变温度会降低到 65K 。需要提醒的是，靳常青团队发现的镥氢化物超导体，分子式是 Lu4H23 ，“含氢量”要远大于 Dias 团队公布的 LuH3-xNy ，或许，这才是镥氢化物超导材料的真实情况。


靳常青 3 月 9 日于 arXiv 上公布的文章题目及其摘要

截至发稿，尚未发现有国际实验团队公布对 Dias 实验的重复结果。但闻海虎等三位中国科学家的上述工作已基本证伪了所谓的“室温超导”。

轰动全球物理界的大新闻，终于再次没能经受住同行的“拷验”，可谓是科研需认真，论断需谨慎。最后，引用中科院物理所罗会仟研究员点评的一句话：“上一次‘ C-S-H 室温超导’存活了 712 天后被 Nature 编辑部强制撤稿，这一次‘ Lu-H-N 近常压室温超导’仅仅存活 9 天就基本上被证伪了，说明科学界对‘室温超导’的求证能力在迅速提升。未来不管是谁，要想宣布‘室温超导’这样的大新闻，一定会更加慎重。总之，室温超导希望之光还在，但前途依旧充满曲折。”

原创 董唯元、陆超 返朴 2023-03-17 08:13 发表于上海