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來(lái)源 | 新智元

2020年10月14日，科學(xué)界出了個(gè)超級(jí)重磅的大新聞！

美國(guó)羅切斯特大學(xué)物理學(xué)家Ranga P. Dias的團(tuán)隊(duì)在Nature雜志上發(fā)表了一篇論文，宣布發(fā)現(xiàn)了一種碳質(zhì)硫氫化物（CSH），首次實(shí)現(xiàn)高壓15℃的室溫超導(dǎo)，成果直接給安排到了當(dāng)期封面上，還成功入選《科學(xué)》評(píng)選的2020年十大突破。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2801-z

超導(dǎo)材料的從業(yè)者在慶祝圓夢(mèng)，幾乎全世界做高壓實(shí)驗(yàn)的研究人員都在進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，做理論的也都在嘗試解釋室溫超導(dǎo)的原理，但壞消息來(lái)了。

2021年8月，Nature上刊登了一篇文章，加州大學(xué)圣地亞哥分校理論物理學(xué)家Jorge Hirsch對(duì)原文中提出的氫化物是否存在超導(dǎo)性提出了質(zhì)疑，他們無(wú)法重新復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03595-z

Nature趕緊在論文主頁(yè)緊急添加了一個(gè)黃標(biāo)。

2022年1月，依然是Hirsch在arXiv上又上傳了一篇質(zhì)疑文章，說(shuō)論文中證明材料具有超導(dǎo)性的證據(jù)是基于電阻和磁感應(yīng)強(qiáng)度的測(cè)量，經(jīng)過(guò)徹底的數(shù)據(jù)分析之后，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明文中報(bào)告的數(shù)據(jù)并非原始數(shù)據(jù)，也不是文章中描述的方法測(cè)量得到的，所以結(jié)果自然而然也值得懷疑。

論文鏈接：https://arxiv.org/abs/2201.07686

于是Nature在黃標(biāo)部分再次申明，文中的數(shù)據(jù)處理方式和解釋可能存在問(wèn)題，并可能對(duì)文章的結(jié)論產(chǎn)生影響，建議讀者在閱讀論文時(shí)一定要謹(jǐn)慎。

2022年9月26日，Nature宣布調(diào)查結(jié)束，不顧論文中全部九位作者的極力反對(duì)，決定撤稿。并在當(dāng)天的新聞欄目對(duì)該事件進(jìn)行報(bào)道，稱該研究有嚴(yán)重問(wèn)題。

截止今日，該篇文章已經(jīng)被引用了336次，還是高被引和熱點(diǎn)論文。

但作者團(tuán)隊(duì)并不認(rèn)同論文存在問(wèn)題，還成立了一家新公司將產(chǎn)品進(jìn)行商業(yè)化，所以論文里的科技狠活還存在未公開(kāi)的秘密？

室溫超導(dǎo)只是夢(mèng)幻泡影？

超導(dǎo)體（superconductor）是指在特定溫度下，電阻為0的導(dǎo)體，而且此時(shí)超導(dǎo)體完全抗磁性（劃重點(diǎn)）。

造出超導(dǎo)體不是難題，難的是在溫度較高時(shí)，仍然保持超導(dǎo)特性，如果溫度問(wèn)題不解決，超導(dǎo)體的使用成本就很難降下來(lái)，應(yīng)用場(chǎng)景也會(huì)極為受限。

一旦成功研制室溫超導(dǎo)體，就可以實(shí)現(xiàn)無(wú)損運(yùn)輸?shù)碾娋W(wǎng)，以及為磁共振成像機(jī)器、磁懸浮鐵路、原子粉碎機(jī)和聚變反應(yīng)堆提供廉價(jià)磁鐵。

所以當(dāng)2020年這篇Nature論文宣布成功研制「室溫超導(dǎo)體」時(shí)，全世界的從業(yè)者都感到十分興奮。

理論上來(lái)說(shuō)，在承受比地球中心更大壓力的情況下，氫可以被看作是一種超導(dǎo)金屬。

如果再向氫中加入其他元素，也就是形成氫化物結(jié)構(gòu)可以增加「化學(xué)壓力」，從而可以減少對(duì)外部壓力的需求，在擁有金剛石壓砧（對(duì)毫米級(jí)以下的物體加壓）的小型實(shí)驗(yàn)室中能夠輕松達(dá)到超導(dǎo)特性。

羅馬薩皮恩扎大學(xué)的理論物理學(xué)家Lilia Boeri表示，氫化物是一種在稍低壓力下的金屬氫的實(shí)現(xiàn)。

2015年，德國(guó)普朗克研究所的物理學(xué)家Mikhail Eremets研究組在Nature上發(fā)表了一篇論文，使用氫和硫的混合物在203K （-70°C）的情況下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)，直接刷新了超導(dǎo)的溫度紀(jì)錄。

雖然這次實(shí)驗(yàn)結(jié)果還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到室溫，但比大多數(shù)超導(dǎo)材料的超導(dǎo)臨界溫度都要高了。

一些理論家認(rèn)為，或許可以在混合物中加入第三種元素使材料能夠更接近正常環(huán)境的壓力或室溫，具體哪種元素管用算是留給研究人員的一個(gè)變量。

2019年，Mikhail?Eremets再次將超導(dǎo)體的臨界溫度提升到了250K

2020年，也就是這篇飽受爭(zhēng)議的Nature論文，羅切斯特大學(xué)物理學(xué)家Ranga P. Dias向材料中加入了碳元素，并把碳?xì)淞蚧旌衔?/span>裝載到金剛石壓砧中進(jìn)行粉碎，在加壓的狀態(tài)下，用激光加熱樣品發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最后創(chuàng)造出一種全新的物質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果報(bào)告顯示，在溫度為288K（約15°C）和壓力為267GPa（相當(dāng)于大氣壓的260萬(wàn)倍，大約是地球中心壓力的75%）時(shí)，該材料的電阻急劇下降甚至消失。

但僅僅是電阻下降還不夠，實(shí)驗(yàn)中還證明了該超導(dǎo)體滿足了另一個(gè)關(guān)鍵特性：當(dāng)材料超過(guò)臨界溫度時(shí)，具有完全的抗磁性，即不受外界磁場(chǎng)的影響。

正是抗磁性相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，讓這篇論文備受質(zhì)疑。

科學(xué)與質(zhì)疑

越是顛覆傳統(tǒng)的研究成果，引來(lái)的關(guān)注越大，受到的爭(zhēng)議也越多。

美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校理論物理學(xué)家Jorge Hirsch一直看不慣氫化物超導(dǎo)性的說(shuō)法，近兩年也一直在發(fā)文對(duì)該項(xiàng)工作表示質(zhì)疑，并提出指控，文章中的數(shù)據(jù)可能是捏造的！

因?yàn)镈ias公布的數(shù)據(jù)可以由一個(gè)「光滑的多項(xiàng)式曲線」表示出來(lái)，而在實(shí)驗(yàn)室?guī)缀醪豢赡軠y(cè)量出這樣的完美曲線。

因?yàn)椴牧鲜窃诮饎偸瘔赫枭蠈?shí)現(xiàn)超導(dǎo)的，導(dǎo)線、樣品、巨大的壓力、來(lái)自金屬墊圈和其他實(shí)驗(yàn)部件都會(huì)產(chǎn)生背景磁信號(hào)，所以在儀器里測(cè)量氫化物的磁感應(yīng)強(qiáng)度是很難，有研究人員形容測(cè)量過(guò)程類似于「在太陽(yáng)出來(lái)時(shí)看到一顆星星」。

Dias采用的方法是減去一個(gè)「自定義」的背景信號(hào)，也就是假設(shè)了一個(gè)背景，而非實(shí)際測(cè)量出的背景信號(hào)，而且論文中沒(méi)有提供原始數(shù)據(jù)。

作者團(tuán)隊(duì)對(duì)此辯稱，依靠用戶定義的背景是高壓物理學(xué)的慣例，因?yàn)楸尘霸趯?shí)驗(yàn)中很難測(cè)量。

Hirsch還注意到這項(xiàng)工作與2009年《物理評(píng)論快報(bào)》的一篇關(guān)于高壓下銪的超導(dǎo)性的論文中的數(shù)據(jù)有可疑的相似之處，該研究與Nature雜志的論文還有一個(gè)共同的作者，去年因?yàn)椴粶?zhǔn)確的磁感應(yīng)數(shù)據(jù)而被撤稿。

Hirsch一直在arXiv上抨擊Dias的研究，以至于在2月份還暫時(shí)被arXiv封號(hào)過(guò)。

他還向Dias所在的羅切斯特大學(xué)投訴，但該校在兩次調(diào)查中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何科學(xué)不當(dāng)行為的證據(jù)。

本月，Hirsch和另一位批評(píng)者，日內(nèi)瓦大學(xué)的凝聚態(tài)物理學(xué)家Dirk van der Marel共同發(fā)表了他們的研究結(jié)論，即Dias研究中的敏感性數(shù)據(jù)是有問(wèn)題的。

Marel對(duì)Nature的撤稿決定感到非常激動(dòng)，終于不是只有他一個(gè)人相信文章存在嚴(yán)重的錯(cuò)誤了。

德國(guó)物理學(xué)家Eremets說(shuō)，Dias的這項(xiàng)研究可能仍然是正確的，雖然他已經(jīng)嘗試了至少6次來(lái)重復(fù)結(jié)果，都復(fù)現(xiàn)失敗了。

盡管Dias的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)分享了實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，但說(shuō)他們?cè)诩?xì)節(jié)方面不太愿意透露，比如他們?cè)谔剂驓浠镏?/span>使用了什么類型的碳。

Eremets對(duì)Dias的新超導(dǎo)體是否經(jīng)得起檢驗(yàn)持懷疑態(tài)度，他表示「這怎么可能呢？他把碰到的東西都變成了黃金」。

但他相信，在艱難重復(fù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將把氫化物的真正承諾從有疑問(wèn)的說(shuō)法中分出來(lái)，有耐心的科研人員將從有問(wèn)題的說(shuō)法中篩選出氫化物的真正前景。

科學(xué)并不懼怕質(zhì)疑，真相，遲早會(huì)到來(lái)。

不過(guò)，Hirsch及其他批評(píng)者認(rèn)為，撤稿的懲罰還是太輕了，會(huì)讓別人以為只是「意見(jiàn)分歧」，而不重視這次學(xué)術(shù)不端。

作者：我沒(méi)造假！

研究成果站在了風(fēng)口浪尖，為了回應(yīng)批評(píng)，作者團(tuán)隊(duì)于2022年1月31日在arXiv上提供了論文中與磁化率測(cè)量有關(guān)的原始數(shù)據(jù)。

但康奈爾大學(xué)量子材料物理學(xué)家Brad Ramshaw說(shuō)，這篇文章里引入的新問(wèn)題比解決的問(wèn)題還多，從原始數(shù)據(jù)收集到發(fā)布數(shù)據(jù)的過(guò)程非常不透明。

這次撤稿也不是一般地撤稿，在該論文的全部九位作者強(qiáng)烈反對(duì)的情況下，Nature雜志的編輯們依然選擇了撤稿。

Dias表示，我們堅(jiān)持認(rèn)為這項(xiàng)工作是正確的，在實(shí)驗(yàn)上和理論上都得到了驗(yàn)證。

該項(xiàng)目的另一位作者，拉斯維加斯內(nèi)華達(dá)大學(xué)的物理學(xué)家Ashkan Salamat表示，撤稿的原因并不包括質(zhì)疑電阻降為零，也就是超導(dǎo)特性中最重要的部分。

Salamat也表示對(duì)Nature編輯部的決策感到困惑和失望。

Salamat還指出，Hirsch和Van der Marel并不是高壓物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)人員，他們的一些行為已經(jīng)偏向于人身攻擊了，我們只是不想讓人們從遠(yuǎn)處向我們?nèi)幽喟汀?/span>

Dias還向兩位質(zhì)疑者所在的加州大學(xué)舊金山分校的系主任和院長(zhǎng)發(fā)出了停終（cease and desist）信。

Dias團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在不做任何背景減法的情況下向Nature雜志重新提交論文，他認(rèn)為僅憑原始數(shù)據(jù)就可以顯示出磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化。

Salamat說(shuō)，歡迎同行們來(lái)他們的實(shí)驗(yàn)室，觀察他們的方法和方案，我們的政策是很開(kāi)放的。

今年7月，研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)布了一份CSH材料的復(fù)制報(bào)告，但批評(píng)者仍然質(zhì)疑這份報(bào)告的獨(dú)立性，因?yàn)樗€是由Salamat和Dias領(lǐng)導(dǎo)復(fù)現(xiàn)的，其中包括許多與Nature論文相同的作者。

論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/cc/d2cc03170a/unauth

在今年夏天的一次會(huì)議上，Dias還提出了新的氫化物化合物超導(dǎo)性的想法，盡管他拒絕對(duì)這些說(shuō)法發(fā)表評(píng)論，但他表示，我們已經(jīng)從2020年的工作中走出來(lái)了。

Salamat補(bǔ)充說(shuō)，我們正處在高溫超導(dǎo)性新時(shí)代的懸崖邊上。

面對(duì)質(zhì)疑，Dias和Salamat并沒(méi)有放慢腳步，他倆共同創(chuàng)立了一家新公司Unearthly Materials，以追求商業(yè)化的室溫超導(dǎo)體。

不過(guò)目前官網(wǎng)只有一張圖片和一個(gè)招聘郵箱，沒(méi)有關(guān)于公司的具體介紹。

如果室溫超導(dǎo)體是假的，我希望是真的。

如果是真的，那就太好啦！

參考資料：

https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2022/9/486971.shtm

原創(chuàng)文章，作者：菜菜歐尼醬，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2023/10/14/1a98dac732/

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嚴(yán)重錯(cuò)誤！Nature重磅高被引論文，慘遭撤稿！

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