LK-99超导体：也许是一次突破，也许只是新的希望
可能是突破，可能是新希望
当韩国科学家在七月底报告了超导体的潜在突破时，他们的声明引起了世界各地的热情和怀疑，研究人员纷纷争相复制这些实验。
这样的超导体——在室温和普通大气压下传输电力而无能量损失——是材料科学的圣杯。梦想家们希望找到室温超导体，可以最大限度地提高能源电网的效率，推动聚变能源生产的发展，加快量子超级计算机的进展，或者帮助开创超快速运输时代。
然而，目前，LK-99超导体的故事完全是关于实验室中正在发生的事情。
7月22日，韩国的物理学家们在arXiv上上传了两篇论文，这是一个存储预印本研究的库——这种研究还没有经过同行评议并发表在科学期刊上。这基本上就像上传你的初稿。研究人员声称他们用铜掺杂的“改性铅磷灰石结构”首次制造出室温超导体，并将其命名为LK-99。
团队提供的“证据”之一是一个视频，显示该化合物在磁铁上漂浮，这是超导材料的一个关键特征。
这些大胆的声明在该领域的专家中引起了巨大的轰动。
“这些化学物质非常便宜，制造起来也不难，”澳大利亚沃龙贡大学的材料科学家王晓琳说。“这就是为什么它在社区中像一颗核弹。”
但是，韩国实验室发生的事情只是弄清楚这些结果是否真正对技术及其在我们生活中的作用具有实际意义的第一步。我们需要更多的数据，并且有理由谨慎。
超导体的工作原理
一个真正的室温超导体将是一个值得庆祝的大事。我们用来传导电力的现代材料，如供应家庭能源的铜线，效率低下。当电子在导线中穿行时，它们会撞到材料的原子，产生热量并且失去能量。这被称为电阻，是电力在输电线路传输到家庭时浪费了多达10%的原因。我们的电子设备也存在能量损失。
但是，如果导线和输电线路是由超导材料制成的，你几乎可以消除这些损失。电子在穿过材料时形成成对，并且不会与原子碰撞太多，使它们能够自由流动。
超导材料已经存在并在世界各地的各种应用中使用，如磁共振成像机。然而，这些材料需要极低的温度（接近绝对零度，约为华氏零度以下459度）或极高的压力（超过大气压力的100,000倍）。
与此同时，中央日本铁路正在建造一个超导磁悬浮系统，将乘客从东京到名古屋。SCMaglev列车在超导磁悬浮系统接管之前，使用橡胶车轮以每小时约93英里的速度行驶。它应该能够达到每小时311英里的速度。
该过程需要一种超导铌钛合金，它通过液体氦冷却到华氏零度以下452度。
像LK-99这样的室温超导体将使这成为一项更便宜的工程，并意味着不需要积累氦气。（与媒体过去几年对氦气的一些担忧相反，我们不会很快用完氦气，但它只在少数几个国家生产，因此供应问题可能导致价格暴涨。）
关于LK-99结果的怀疑
王晓琳和其他超导专家一直对最初的LK-99实验持怀疑态度，指出数据的不一致性。他说，在“提供更有说服力的实验证据之前，不应该炒作这些结果。”上周末，他在沃龙贡大学的团队开始尝试复制这些结果，但是他们在样品制备方面遇到了困难。
在接受《科学》杂志采访时，阿贡国家实验室的物理学家迈克尔·诺曼直言不讳。他说韩国团队“表现得像真正的业余爱好者”。
到目前为止，追随该实验并确认LK-99超导性的尝试大多失败了。监测各个实验室和个人进行的新超导性实验的激增已成为一种小规模产业。
在曾被称为Twitter的网站X上，LK-99已经成为热门话题。它正式进入了模因领域——每个人都在谈论“飘浮的岩石”，并产生了一些荒谬的说法，许多人注意到账户的数量短时间内从AI投资宣传变成了支持超导体股票。自7月27日以来，美国超导公司的股价翻了一番。
即使是ChatGPT制造商OpenAI的首席执行官Sam Altman也发表了评论，开玩笑说：“喜欢这些招聘人员要求2年以上lk-99经验的邮件。”
对于LK-99的怀疑是有根据的。多年来，许多团队声称发现了室温超导体。大多数这些声称都无法经受科学审查。
例如，在2020年，纽约罗切斯特大学物理学家Ranga Dias领导的一个团队在知名期刊《自然》上发表了一篇关于室温超导体的证据。在对论文中的数据处理和分析方式提出质疑后，该文章于2022年9月被撤回。作者们坚称原始数据对他们的观点提供了有力支持，但是他们的实验尚未被复制。
LK-99的未来如何？
那么，LK-99对你来说意味着什么？此刻，除非你想陷入物理学的兔子洞并陷入当下的热潮，否则可能没有太大影响。在不久的将来，可能也没有太大影响。
我们仍处于复制LK-99实验的早期阶段，但情况并不乐观。7月31日，两个独立研究小组的两项研究在arXiv上发布，未能复制韩国的研究。中国研究人员观察到该材料的一些超导行为在非常小的样品中出现。
科学通常是一个缓慢的过程。要确认韩国团队的工作可能需要更多时间。但由于已经兴奋不已，理论研究争相尝试解释LK-99的特性。
劳伦斯伯克利国家实验室的物理学家Sinéad Griffin使用超级计算机模拟对LK-99的能力进行了一些分析。 （Griffin在X上的帖子附有奥巴马放下话筒的表情包。）这项研究也作为预印本发布在arXiv上。
对Griffin的工作发表评论的物理学家对话筒下放的参考不太乐观，并且不认为它提供了任何超导的确凿证据。Griffin本人在周三的X主题中澄清了她的结果，表示它既没有证明也没有提供关于该材料超导性的证据，但确实展示了与高温超导体（即远远超过华氏零下452度，但远远低于室温）具有共同特征的有趣的结构和电子性质。
即使LK-99被证明是可靠的超导材料，将科学转化为技术可能也是一个更慢的过程。可靠地生产该材料可能需要很多年时间，Griffin的理论工作也显示合成该材料可能很困难。
LK-99看起来不像是理想的目标，但它可能是一种有趣的材料，为寻找新的、意想不到的室温超导体开辟了可能性。如果它确实导致室温超导体的出现，那么可能性就真的无限了。
阿德莱德大学化学工程学院的高级讲师Giuseppe Tettamanzi指出，科学家们长期以来一直在考虑用超导电缆代替电网的铜电缆-这种转变可能带来巨大的能源节省。他还提到了对量子计算机和交通运输的好处。
“这里的可能性是无限的，”他说。
观看科学的实践是令人激动的，对LK-99的热情对于X媒体来说是一个不错的改变，至少对我来说是这样。但是，科学在行动中需要时间，并且不应该对潜在的超导材料带来的改变世界的影响下结论。所以现在我们等待那些复制者开始工作。
