@ 2018.12.14 , 10:00

科学家又双叒叕打破了“高温”超导的纪录

德国的科学家声称他们达成了一项有关超导的里程碑。根据他们的论文,这些德国人在有记录以来的最高温度下实现了无电阻的电路:温度“高达”250开尔文,或者零下23摄氏度(零下9.4华氏度)。

尽管该小组所使用的超导材料尚未被证实有效,但这项声明还是有其价值的。这项工作由马克思·普朗克化学研究院(Max Planck Institute for Chemistry)的Mikhail Eremets领导,他曾经于2014年达成了之前的超导材料温度记录,当时的成绩是203开尔文,或者零下70摄氏度。

“超导”最早于1911年被发现,是一种神奇的物理现象。通常,电流在电路中总会遇上点阻力——就和空气会对运动物体产生阻力差不多。

材料的导电性越高,电阻就越小,电流就可以在其中通过得越顺畅。

但有些材料会在低温环境下出现一些奇怪的状况。材料的电阻会在低温下降到零,电流在其中流动毫不受限。这种零电阻的状态与迈斯纳效应结合起来就是超导了。而这个“迈斯纳效应”指的是当材料低于那个关键的温度时对磁场的排斥现象。

所谓的“室温超导”,指的是找到一种能在零度以上出现超导现象的材料,对于科学家们来说,这绝对是毕生追求的目标。如果真能够实现,室温超导绝对会是电器效率的革命。会极大的增加供电网络、高速数据传输和电动机的效率,而这还只是它潜应用场景的冰山一角。

所以,这也是全世界无数实验室在努力研究的课题,不断有人声称搞出了更高温度的超导材料,但是却无法在其他人的实验中重现。

而高温超导的前一个记录,是由Eremets和他的团队使用硫化氢(对,就是那种有臭鸡蛋味儿的化合物)在15万兆帕的压力下实现的(作为参考,地球核心内部的压力大概在33万到36万兆帕之间)。

那些了解硫化氢的科学家们认为,这个结果是可信的。因为硫化氢是一种非常轻的材料,这意味着它的分子可以震动的比较快——意思就是温度比较高,而高压则是保证这些分子不会在这种震动中分散开来。

而今天说的这个新研究使用了一种不同的材料,叫做氢化镧(lanthanum hydride),而为了达成超导,德国人给它了17万兆帕的压力。今年早些时候,这个团队报告称他们使用这种材料在215开尔文(零下58.15摄氏度/零下72华氏度)的温度下实现了超导,而就在几个月后的现在,他们又前进了一大步。

这个新的超导温度几乎是北极冬季平均温度的一半。

科学家又双叒叕打破了“高温”超导的纪录

“这次的飞跃相比之前203开尔文的纪录提升了50开尔文。”研究者在他们的论文中写到,“这表明了在不久的将来,在高压条件下实现室温超导的可能性(大约273开尔文),也显示了在常压下实现超导的前景。”

目前,这个结果还没有被科学界验证,而论文也正在同行评议过程中。

据麻省理工学院技术评论(MIT Technology Review)报道,检验超导现象有三个标准,而这个科学团队只达成了其中两个:材料电阻在温度低于阈值时降至零,以及使用较重的同位素替换材料中的元素后,能够在超导温度观察到相应的电阻下降。

第三条标准就是上面说过的迈斯纳效应,这是超导的特征之一。随着材料越过临界温度并显示出超导性,它会对磁场表现出排斥现象。

上述团队还没有观察到这个现象,因为他们使用的样品太小了——远远小于他们磁力计的量程。然而,材料转变为超导状态时,对外部的磁场也会影响。这不算是个直接检测,但是研究人员已经能够观察到这种影响了。

这还不算是通过了迈斯纳效应检验,但看起来大有希望。我觉得很快会看到有能力的物理学家争先恐后地验证并重复这个团队的试验结果。

本文译自 ScienceAlert,由译者 Freez Sun 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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