随专家和业余爱好者急于复制超导体LK-99我们处在一个“战争迷雾”中

属于国家实验室、研究型大学和业余车库的复制者大军正急冲冲复制在LK-99中的环境超导性。

HARD SCIENCE — AUGUST 5, 2023

Tom Hartsfield

Credit: S. Lee et al / arXiv

关键要点

物理学界刚刚被一个巨大的、意想不到的宣告震撼。

     一组韩国科学家正在声称在我们日常环境中起作用的第一个超导体。

这是真的吗？初步报告包含一些线索，而一个大规模的病毒式复制努力的结果正在滚滚而来。

大多数科学结果需要一点炒作帮助。研究发现几乎总是渐进的前进而不是突破。然而，这个超导体的发现如果它把持住精查是我们可能希望的一切，不需要旋转。在过去的112年里，只为一个实用的超导体奠定基础赢得了三项诺贝尔奖，甚至就像最终目标仍然飘忽的一样。这种叫LK-99的新材料不仅在室温仍然超导，而且当滚烫热时。它也不需要巨大的压力。而且，最重要的是，它能被相对简单的合成。

无论如何，这些都是声称。许多大的物理学发现------在大型强子对撞机的希格斯玻色子和激光干涉仪引力波天文台的引力波------都是深奥的在巨大的实验室之外是不可能的。另一方面，LK-99是可以理解的，制造和测试它是在常规实验室和小家伙的掌握之内。它是有形的和令人兴奋的，来复制它的努力已经在互联网上传疯。全世界现在都在等待世界各地的科学家开始工作在测试这一超常的声称上。

超导体的简史

110年前报道的第一个超导体是一个同样的超常的声称，提出材料可能不知怎的没有电阻流过电荷的无法想象的可能性（电阻是无效的，造成能量浪费，这就是你的笔记本电脑和智能手机变热的原因）。在一个超导体中，电荷永远循环，没有能量损失。它是如此令人震惊，以至于发现它的物理学家卡莫尔林福昂涅斯（Kamerlingh Onnes）仅在两年后获得了诺贝尔奖。

昂涅斯的超导体是汞元素冷却到4开尔文（K）或-452°F，比绝对零度高几度，一个如此低温度以至于几乎不可能在实验室外维持，这使得科学突破成为昂贵的新奇事物。超导背后的理论------以约翰·巴丁（John Bardeen）、莱昂·库珀（Leon Cooper）和约翰·罗伯特·施里弗（John Robert Schrieffer）的名字命名为BCS------是在1950年代开发的，为这三个人赢得了诺贝尔奖。

开发停滞了几十年，因为没有发现超导体被在大约25 K（-415°F）以上保持它的奇怪的性质。直到昂涅斯的工作75年后，物理学家创造了一类在77 K（-321°F）以上有完美的电导的无机稀土铜酸盐化合物，在实验室之外以液氮支持放它们来冒险。这一突破引发了一场名为“物理学的伍德斯托克”的会议，在那里数十名欣喜若狂的研究人员------谢天谢地虽然仍然穿着整齐------与数千名兴奋的同事共享了新的超导体发现。最初工作背后的两个人立即被授予诺贝尔奖。

在接下来的30年里，在实在的更高的温度下工作的超导体------想想南极而不是冥王星------不能够被发现。最近已经出现了一些声称，但它们被限于在钻石压力机中在数千或数百万个大气压下的巨大压力被压碎的微小样品。其他科学家随后注意到报告中的差异。随该领域开始相信中心研究人员在多篇论文中犯下了大量抄袭和数据操纵怀疑越来越大。丑闻完全的吞噬了结果。似乎这些“发现”是胡说八道相当是一个赌注。

LK-99

这把我们带到今天。由韩国一个研究小组宣布的LK-99是一道从蓝天跳跃的闪电。没有人预料到它，没有承诺的先导。面对一个超常的、意想不到的声称以及来自最近的丑闻的警告，许多研究人员最初怀疑LK-99。

几天之内，美国一家顶级科学实验室运行了一个建模这种超导体的快速研究并发现它承诺的。一家中国实验室做出了计算但抑制了通过的判断。一个中国实验团队报告了合成，但在室温条件下没有魔法，而另一个实验团队刚刚发布了一份兴奋的和承诺的但草率的报告。这只是开场齐射。一个属于国家实验室、研究型大学和业余车库的复制者大军正急冲冲来复制LK-99中的环境超导性。

研究的雾

就在现在，我们正处于“战争的迷雾”阶段。报告、承诺的计算和漂浮片的奇怪视频。专家和业余爱好者一样正挤进老式的互联网论坛来编目和分析它们。

作为一名物理学家但不是在该特定领域的一名专家阅读原始的LK-99论文，几件事是突出的。一个报告充斥有不精确的语言、糟糕的图像和格式问题。另一个是更好但仍然粗糙。我会把这归因到韩国团队急于来发表一个大结果，但一些在几天内写出的的对应研究质量更高。团队可能对这样一个重大的宣告不是它应有的谨慎的。

然而，它仍然有趣的。铜阳离子替代铅阳离子来缩小铅磷灰石晶体体积并重新排列电子带是合理的。分析是可以理解的，理论理由科学上是合理的。证据是实在的：超导性的多次测试、分析测量、结构模型和甚至在合成、成品和悬浮下的材料的照片。这项工作不是微妙的、模糊的或可争辩的。它们要么有它要么没有。

观望和等待

在接下来的几周甚至几个月内，这种声称将成立或者被数十次复制尝试揭穿。这些第一次测试将揭示可能的答案。LK-99彻底的科学上被诊断是确实的将要用一年左右的时间。

一件事是肯定的：首席科学家对他们的工作有巨大的信心。他们已经提交了两篇供科学同行评审的论文。其中一篇只有三位作者------能共享一个诺贝尔奖最多的作者。

https://bigthink.com/hard-science/experts-amateur-replicate-lk-99/