“DIY竞赛中复制LK-99的内幕”

Inside Story of Duplicating LK-99 in DIY Competition

安德鲁·麦卡利普(Andrew McCalip)在他34岁生日时想要的只是一批红磷。这是一个困难的要求——这种物质恰好是制作冰毒的成分,受到美国缉毒局的监控——但同时也是一个必要的要求,如果麦卡利普打算在下周在他的创业公司实验室里实现制造室温超导体的梦想,这是凝聚态物理学的一个圣杯。这需要四种成分,到目前为止他只能获得三种。

他在X(即Twitter)上的追随者提供了一些想法:他可以熔化一堆火柴棍的头,或者尝试在Etsy上以纯形式购买,那里的缉毒局可能不会留意。其他人提供了与东欧供应商的联系。他们对他的努力投入了很多。和麦卡利普一样,许多人是通过Hacker News上的一篇帖子了解到了一个可能的超导体LK-99,该帖子链接到了一篇Arxiv的预印本,其中三名韩国研究人员声称发现了一个在他们的话中“开启了人类新时代”的发现。现在麦卡利普也是那些争相复制的人之一。

超导性——一组电阻降至零的特性——通常只在极冷或高压条件下出现。但研究人员声称LK-99在常温和大气压下表现出这些特性。其中的证据包括:在400开尔文(摄氏127度)时电阻明显降至零,以及一段材料在磁铁上方漂浮的视频。由Ji-Hoon Kim和Young-Wan Kwon领导的作者提出,这是迈斯纳效应的结果,即当材料越过超导门槛时,磁场被排斥出去。如果这是真的,它确实可能引领一个新时代:无阻力的输电线路,实用的磁悬浮列车和强大的量子设备。

在X和Reddit上,大型语言模型被抛在了一边。新的明星是凝聚态物理学。在线投注市场被拉起来(赔率:不是特别好)。拥有一种奇怪的对电子能带结构有深入了解的匿名人士与为一种技术进步的明显复兴而欢呼的科技乐观主义者展开了争斗。他们的口号引人入胜,也许有点简化:回到了一个跃跃欲试的发现时代——电灯泡、曼哈顿计划、互联网——科学发现的影响可以在人类一生中感受到。正如一个X用户所说:“我们回来了。”

专家们对此表示怀疑。有多个版本的LK-99论文在网上出现,其中数据不一致——据说是作者之间关于声明的精确性的争论结果。这些研究人员在该领域并不出名,而且他们的分析缺乏通常用于确认超导性的基本测试。虚假声明在该领域中也很常见,物理学家们也开玩笑称之为USO(“未知超导物体”),这是对UFO的一种变体。 (最近的目击事件:来自罗切斯特大学实验室的一种室温、高压材料,一直受到抄袭和数据操纵的指责。)理查德·格林(Richard Greene),马里兰大学的凝聚态物理学家解释说,对于漂浮现象可能有更有可能的解释,包括化合物在其正常的非超导状态下的磁性特性。投注市场可能是对的:新时代可能还没有来临。

但格林补充说,这个声明仍然值得调查。在他长期研究超导材料的职业生涯中,他看到了来自外部人员的令人困惑的论文,这些论文探索了陌生类型的化合物。这包括上世纪80年代,一类材料表现出超过液态氮(-196摄氏度)沸点的超导性,为各种应用铺平了道路,从磁共振成像到核聚变的托卡马克。而且,由于物理学家只了解某些形式的超导性的机制,一个看似奇怪或不一致的结果不能立即被排除。也许这只是没人之前见过的东西。

当LK-99的消息传来时,格林正在科罗拉多州阿斯彭的一个物理学研讨会上,理论物理学家们立即行动起来。“每个人都持怀疑态度但也很感兴趣,”纽约斯托尼布鲁克大学的计算材料物理学研究员Cyrus Dreyer说。他正在山上的一周时间里计算所提出材料的电子结构——这可能有助于他的同事们了解它是否符合现有的超导理论。他补充说,最有趣的是,LK-99的制造相对简单。他和格林估计已经有几十个团队正在研究它。

这包括那些具备适当设备的非专家,比如McCalip,在阅读了LK-99的预印本后的第二天决定尝试一下。为什么呢?他解释道:“因为这是圣杯,这就是梦想的实现。”

虽然职业物理学家们私下里努力复制实验,但McCalip决定他和他的同事们将在公开场合进行工作。他在X上宣布了自己的意图:“梅尼尔效应或者失败。”目标是实现悬浮的视频。他希望成为第一个看到室温超导的证据的人之一,而他的所有追随者也将与他一同见证。“感觉整个互联网都在为我们加油助威,”他说。

当他设置了Twitch直播并在几分钟内发现自己进入前10名时,他的DIY团队面临着压力,有1.6万名观众收看他们设置炉子。“那一刻我感到有些惊慌,”他说。他想到了鲜为人知的韩国科学家,他们提出了一个非同寻常的观点,现在整个世界都在对其进行验证。“我无法想象他们的处境是什么样的,”他补充道。至少,如果他的计划不成功,他可以声称这是为了朋友和乐趣。

McCalip将一个样品放入Varda的炉子中,用来烹制lanarkite。照片由Andrew McCalip提供

制造LK-99并不完全是车库科学,但它是一种相对简单的炼金术。位于加利福尼亚州埃尔塞贡多的Varda Space Industries实验室是卫星初创公司,McCalip是该公司的工程师,那里恰好有适当的炉子、真空系统和环境舱。McCalip所需要的只是四种原料:红磷和铜用来合成磷化铜,硫酸铅和氧化铅用来制造一种叫做lanarkite的矿物质。然后这两种材料将被粉碎、混合、加热,然后冷却,产生一种接近另一种熟悉化合物——磷酸铅的物质,但其中一些铅原子已被铜取代。

他从当地实验室获得了磷化铜,省去了原始红磷的需求,比赛就开始了。(他联系的一个波兰供应商也有所进展,货物将很快到货;McCalip说他在炒作之前就把他们的库存清空了,以免全球供应不足。)最初的步骤是等待。lanarkite需要24小时,在McCalip和我交谈时,它仍然在摄氏725度的烤箱里。外部实验室需要几天时间才能给他提供磷化铜。Varda的工程师们在白天进行他们的空间制造工作,晚上大部分时间都在检查。与此同时,直播观众似乎有些无聊,他们在评论中涌入民族主义政治和关于LK-99作者之间人际关系的理论。

在他的两份工作之间,McCalip几乎没有睡眠,但他对能够制造这种材料——或者至少制造一些近似物——感到自信。LK-99的作者们并没有提供方便遵循他们的配方的关键指示,例如测试前体杂质的纯度和设置炉子的冷却速率等。McCalip找到了一份专利申请文件,提供了一些更多的细节,但他仍然有一个很长的问题清单,他希望能够向韩国研究人员请教。他通过Twitter和Varda的投资者寻求线索。(两位主要研究人员Kim和Kwon也没有回应WIRED的采访请求。)

这些细节非常重要,因为不管LK-99里面发生了什么,都可能是由一种非常特殊的原子排列引起的。研究人员理论上认为,超导性是通过用铜取代某些铅原子来缩小晶体晶格并引起内部张力所致的。从高层次上来说,“这肯定是一个可行的事情,”格林说。该领域最近的研究工作很大程度上涉及对含有氢原子的物质施加极高的压力——基于这样一种理论:将纯氢压缩成固体形式本身就是一个超导体。这种极端压力对于大多数应用来说是不实际的,因此研究人员对通过晶体内部的力量来模拟此效应的方法很感兴趣。这是一种有趣的策略,他说——尽管,当然,目前并不清楚这种情况是否正在发生。

麦卡里普的初步批次的lanarkite矿石将与磷化铜结合以产生LK-99。由安德鲁·麦卡里普提供

在周末,当原料仍在加热时,麦卡里普告诉我,他经历了一次“情绪过山车”的旅程。他的许多追随者仍然在为他加油,他收到了一些很棒的粉丝邮件(来自为《绝命毒师》提供道具的女人送来的“蓝色冰毒”糖果),但物理学家们的怀疑开始削弱互联网的兴奋。在X上,人们频繁提到“抗磁性”,争论说这种物质看起来漂浮不是因为它已经达到了超导阈值,而是因为它本身就是一个磁铁。在Reddit论坛r/singularity上的一次讨论中,有人简明扼要地表达了这种观点:为什么r/science和r/engineering几乎没有提到LK-99?因为LK-99只是炒作,不是科学。

接着传来一则报告:印度一家受人尊敬的实验室宣称制造了LK-99。超导性?没有。随后陆续传来其他结果。似乎每个人都在测量不同的东西,可能是因为他们每个人制造的东西不同。接下来,来自劳伦斯伯克利国家实验室的物理学家Sinéad Griffin的预印本似乎为韩国科学家所看到的现象提供了一个理论解释。但斯托尼布鲁克大学的计算物理学家德雷尔(Dreyer)警告说,这并不是证据的肯定还是否定。投注市场陷入了狂热和剧烈波动之中。

麦卡里普更愿意不去纠结,而是选择专注于他所设定的目标:制造这个物质。他们正在制作更多批次的lanarkite矿石,铜磷化物也即将到货。他希望能在本周末之前在实验室里尝试梅斯纳效应,使用他的同事碰巧在车库里放着的一块巨大的钕磁铁。之后,他们会将样品带到南加州大学的材料科学实验室进行更详尽的测试。无论是超导体还是非超导体,LK-99仍然是一种奇怪而有趣的物质,他认为。他对此表示怀疑。“我不认为岩石会漂浮,”麦卡里普告诉我。但他知道自己的实验不会是终点。这就是科学的本质。还会有更多的复制实验跟随他自己的实验。