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上一次关于超导体的新闻，是今年的 3 月份，来自美国。 论文一经公布，便火速出圈引发了热烈讨论。甭管是圈内人还是圈外人都炸开了锅。 由于消息过于炸裂，是真是假一时间众说纷纭。 很多网友更是将其称之为“第四次工业革命”！ 当然也有网友表示：这要么是诺贝尔奖，要么就丢脸丢大了！ 除了在国外出圈之外，韩国团队的发现也在国内掀起了不小的浪花，中科院物理所就“前排吃瓜”。 许多物理界的科学家们既兴奋又怀疑，多方研究组的复现实验已经在路上，相信很快重复实验就将揭晓谜底。 超导作为物理界顶流（超导又称“物理学百年'圣杯'”）的存在，每次一有点啥风吹草动，基本上都能在全球来一波“惊雷炸响”。 看别人吃瓜吃得热闹，自己还在一头雾水。 超导究竟是什么？韩国团队又有什么新突破？如果是真的，能带来什么影响？ 今天老狐带你一起吃上瓜。 我们身边的材料根据导电性，可以分出绝缘体、半导体、导体。 那有没有一种材料，在某一温度下，它的电阻能为 0 呢？ 1911 年，荷兰物理学家昂尼斯发现，汞在极低的温度下，其电阻消失。于是，将这种现象称为“超导”状态。 由此可以得出，超导第一个性质：导电性能特别好，以至于电阻是零。 我们经常说电生磁，磁生电，电和磁不分家。 1933 年，迈斯纳和奥森费尔德发现，在超导体进入超导态后，会把磁感线排斥到体外，从而使超导体内的磁感应强度永远保持为零，也就是“完全抗磁性”，即“迈斯纳效应”。 图片来源：英文维基百科 至此，人们已经认识到了超导体的两个最基本的性质： 零电阻效应和完全抗磁性。 电阻为零意味着可以零损耗输电，要是把输电损耗省掉，专家估计人类的能源就能多用 100～200 年。 具备完全抗磁性，能产生强大的磁场，就能用来做医院里的核磁共振和磁悬浮列车了...... 看到这，老狐也着实理解，为啥大伙儿这么激动了。 韩国团队发表的第一篇论文《第一个室温常压超导体》宣称，在常压条件下，一种改性的铅磷灰石（LK-99）能够在400K（127℃）以下表现为超导体。 要知道，3 月份闹得沸沸扬扬的美国 Ranga Dias 团队，都还需要加压到 1 万个标准大气压，且临界温度 21℃。 该论文发布几小时后，另一篇论文内容更加详实的同题论文也在 arXiv 网站发布。 图片来源：arXiv，第二篇论文 不知道大伙儿有没有发现，两篇论文作者仅有两位重合。 第一篇论文发表后，第二篇论文协作者之一 Hyun-Tak Kim 接受媒体采访时表示： 两篇论文采用了相同的方法，然而“首个室温常压超导”这篇里存在许多缺陷，同时还没有经过自己允许就把论文上传到 arXiv 上。 还有网友表示，团队成员抢发署名三位作者的论文，或因诺贝尔奖最多只能由三人分享。 两篇论文之后，韩国团队又发表了一个展示迈斯纳效应的 LK-99 “悬浮”的视频。 “有图有真相”了，但不少科学家还是对此提出质疑，认为韩国团队的论文及视频都存在问题。 毕竟，大家都见过了好几次室温超导领域的学术乌龙了。 1987 年，一种名为 YBCO 的化合物被发现为系列液氮温度以上的高温超导体。 图片来源 Wiki 之后，研究人员不断寻找室温超导体的蛛丝马迹，但最终发现这些“痕迹”均在仔细观察后消失，曾被寄予厚望的多种化合物都被证实为仅仅是虚幻的“室温超导体”。 今年 3 月，纽约罗彻斯特大学物理学家 Ranga Dias 及其团队宣称通过使用由氢、氮和镥制成的新材料，在 1GPa 压强条件和 294K（即 21 摄氏度）的常温条件下观察到该材料的超导特性，遭到业内众多质疑。 此前 2020 年 10 月，Dias 团队在《自然》杂志上发表论文，宣称将超导临界温度提升至 15℃，最终因论文数据处理不合规在两年后被撤稿。 而最近，Dias 再因为学术不端，在《物理评论快报》（PRL）发表的一篇论文中伪造数据而被撤稿。 这次韩国团队的论文发表在预印本网站 arXiv 上，该网站发布论文的门槛很低，论文往往是鱼龙混杂，质量难以得到保证。 至于是重大突破还是学术乌龙，这次的“子弹”或许不用飞太久。 不少网友表示，论文中已经给出了比较详细的合成方法，条件也不苛刻，或许已有大批重复工作已在路上。 韩国超导如果是真的，人类的文明或许将从物理层面彻底的颠覆。 正如前文老狐提到的，材料实现超导的条件是比较苛刻的。 目前的条件只能支持在极高压力或极低温度下实现超导态，其成本之高和场景限制可想而知。 如果能在常温常压就用上超导，一切都迎刃而解了。 小到芯片、大到电网输电甚至是量子计算和核聚变等新兴领域，都可能会被颠覆。 就拿我们最常见的与电有关的产品来说，超导电器没有了电阻，将彻底解决由电阻产生的损耗问题。 超导计算机不再需要考虑散热问题，变得更轻薄，运行速度也会极大提升；家庭用电量将大大降低；电动汽车将全面取代燃油汽车。 再看能源方面，超导技术可以应用于制造高效的能源存储设备，这将极大地推动可再生能源发展，减少对化石燃料的依赖。 还有磁悬浮，超导材料的出现可以制作高速超导磁悬浮列车，磁悬浮轨道交通将大面积建设。 想必大家都看过电影《阿凡达》，潘多拉星球的悬浮的山其实就与超导有关，山里面神奇的矿石正是室温超导矿石。 也许不久的将来，电影之外的现实世界，真的能等来室温超导体。 参考资料： 网易新闻、量子位、每日经济新闻、澎湃新闻、天理研究院 编辑：不吃麦芽糖 |
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