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要颠覆整个物理界?印度科学家发布室温超导重磅成果

要颠覆整个物理界?印度科学家发布室温超导重磅成果
2018-09-13 02:45:28 新浪科技

来源:DeepTech深科技

最近,印度科学界正处于一个非常时期:如果一篇新论文通过《Nature》的审核,那么印度将迎来其继拉曼效应后又一个世界重磅科学贡献。

7 月 23 日,论文预本网站 arXiv 上面出现了一篇论文,标题翻译过来是:《室温和常压下超导体存在的证据》,作者是印度科学院固体物理和结构化学系的 Anshu Pandey 教授和他的博士生 Dev Kumar。他们在论文中声称,在室温和常压下,一种由金和银构成的纳米复合材料显现出了超导的特性。

室温超导一直是学术界研究的热门话题,这个奇特的性质几度在科幻与现实之间摇摆,可望而不可及,很多物理学家愿意终其一生去寻找室温超导的答案。过去的几十年里不乏有关于“室温超导”的论文发出,每次都会引起学界不小的讨论。最后往往是讨论尘埃落定,大家铩羽而归。

图丨 Anshu Pandey(来源:印度科学院官网)

图丨 Anshu Pandey(来源:印度科学院官网)

论文发出后,印度凝聚态领域的理论物理大牛们难掩兴奋,毕竟这可能为印度带来又一项诺贝尔物理学奖。上一个获奖的印度人是著名的物理学家钱德拉塞卡拉•拉曼,他因著名的拉曼效应使他成为1930年诺贝尔物理学奖得主。

理论物理学家 Vijay B。 Shenoy 在一次报告会上说为这项实验背书:“这很超导,如果实验属实,这种神奇材料背后的原理肯定会是一种全新的超导理论。”

另一位印度超导研究的权威T.V.Ramakrishnan对媒体表示:“我认为,这个实验是真实的,很显然,电阻和磁化率的数据符合超导的要求,它们之间也吻合得很好。至于其背后的原理,当然是重要的,但也可以稍后做探索。至今人们为超导的原理还争论不休。”Shenoy也补充到:“凝聚态领域几乎所有重要的理论都要晚于实验结果。”

然而鉴于此次研究的重要意义,文章曝出后也引发学术界的热烈讨论,其中不乏对室温超导的质疑。一些实验物理学家认为,本次研究并不能成为发现室温超导的直接证据,而只是指出了一种可能性。

更有麻省理工学院的学者指出,其文中的两组相互独立的关键数据竟出现完全一样的随机测量误差。这在科学界,就像是连续两期六合彩竟开出完全相同的中奖号码。

图 | 一块磁铁漂浮在超导体之上(来源:Wikimedia Commons)

图 | 一块磁铁漂浮在超导体之上(来源:Wikimedia Commons)

金银混合的纳米颗粒

先从超导说起吧。

但凡一种材料都会有电阻。金属的电阻很小,是良导体,因此它们被制成了传导电流的设备,比如铜制的电缆。但是在高压电缆上仍然会有严重的热损耗,如果用超导体制成的电缆就可以完美地解决这个问题。

超导体,顾名思义,是一种超级导体,电阻为零。超导状态下的材料除了电阻快速降到零,还会有一个显著现象:完全抗磁性,即磁感线无法穿过一个超导体,因为超导体排斥了所有的外部磁场(在磁场不大的情况下),从而使其内部磁场为零。把一个磁铁放放置于超导体上,它会漂起来,在外力的作用下零阻力的移动。这个现象也叫做迈斯纳效应,对于一个理想的超导体来说,体积磁化率—衡量物体被磁化的程度—为-1。

理论上讲,超导体是各种电气设备的理想材料,用它制成的电缆可以零发热输送很高的电流,超导磁悬浮列车可以零阻力狂奔,是不是一片另人向往的生活前景?

只可惜,虽然在过去的一个世纪里人们发现了很多超导体,从单质到复合物,再到复杂的化合物甚至是奇异物质,我们还是没有办法实现这些美好的生活愿景。因为这些超导体无一列外是低温超导,这个低温不是你家冰箱的冷冻室,也不是穿着短裤站在南极的冰面上,而是接近绝对零度(-273°C)的低温,这个温度下几乎所有气体都是液态。

图 | 实验中使用的电极,深灰色区域附有金银混合物薄片,薄片有 100nm 厚,黑色的长条长度为 3mm(来源:此次论文)

图|实验中使用的电极,深灰色区域附有金银混合物薄片,薄片有100nm厚,黑色的长条长度为3mm(来源:此次论文)

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