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B站视频爆了,这次见证历史

B站视频爆了,这次见证历史

科学

现在当个吃瓜群众可太难了。


前段时间,b站一个视频火爆全网。


标题就让人看不懂:LK-99验证。


打开视频更懵了:一个小黑点在显微镜下动来动去,伴随着一名男子声音进行讲解。


伴随着满屏“见证历史”和“不懂,但觉得很厉害”弹幕的,是这个视频逆天的1000多万播放量。



视频是一名叫“关山口男子技师”的up主发的,主页简介显示这位UP来自华中科技大学,视频下的简介也解释了其中的内容:


“华中科技大学材料学院博士后武浩、博士生杨丽,在常海欣教授的指导下,成功首次验证合成了可以磁悬浮的LK-99晶体,该晶体悬浮的角度比Sukbae Lee等人获得的样品磁悬浮角度更大,有望实现真正意义的无接触超导磁悬浮。”


晚些时候,这个视频甚至还被转发到了外网,引发讨论。



随之而来的是各大科研机构紧锣密鼓的研究,一时间,各种“复现”“证伪”“质疑”“见证历史”和“就是骗局”的结论满天飞。


然而作为吃瓜群众,大部分人还是一脸懵:


什么是LK-99晶体?为什么它能在全世界搞出这么大的动静?简介里说的超导磁悬浮又是什么?现在不懂点物理化学知识,连吃瓜都变得这么困难了?


其实这一切的背后,源自于我们在初中物理和化学课上学过的,你一定觉得耳熟的东西——超导。



只不过它的发展历程,远比我们所认知的要复杂得多。


随着对这个爆炸性事件的跟进,很多网友表示自己仿佛重新上了一节物理课,打开了新世界的大门。


小视也收集了一些相关信息,让我们一起来吃下这个关于超导的年度大瓜。



什么是超导?


上学的时候,我们都学过电流在穿过材料时,会消耗一部分电能,因为材料本身有电阻。


但科学家们通过研究,发现电阻并不是一成不变的。


在某一温度下,电阻会突然变为0,此时这个物质状态就叫超导,材料就叫超导体。


      图源:IC photo   


而除了零电阻,超导体还有另外一个基本特性,就是完全抗磁性。


我们都知道生活中的铁钴镍等金属,会被磁铁等磁性材料吸引;


而超导体正相反,与磁铁相互排斥,从而可以产生磁悬浮现象。


在央视的一档科普节目里,撒贝宁老师就曾在现场演示过超导体的磁悬浮现象。


经过液氮处理的材料,甚至可以在磁铁下方不受限制地悬浮且不掉。


仿佛是科幻片里的场景,魔幻又震撼。



但是,就如实验中演示的一样,一直以来,超导现象只能在超低温的环境下出现。


这个温度,叫做超导体的临界温度,只有达到这个温度,材料才能变成超导体


根据研究,目前已知最高临界温度是-109摄氏度。


因此研究出室温超导材料,成了全球科学家的梦想。


几乎每隔一段时间,都会有相关的研究新闻出现,但很多都是“狼来了”。


上一次是今年3月,美国罗切斯特大学的一个团队发表论文,声称制造出在1万个大气压下的,临界温度高达21摄氏度的高压室温超导,引起了巨大轰动。



这要是真的,可就是实实在在的室温了。


但随之而来的更多的是质疑。


主要因为论文中说到的超导材料制备工艺及其繁琐,实验结果很难被复制,也就很难被证明或证伪,所以大部分人都倾向于那是一场骗局。


毕竟一直以来,关于室温超导的浑水摸鱼的骗局可不少。


后来这件事以论文被撤稿而收场。



而短短几个月,这又一枚引爆全球学术界的“重磅炸弹”,来自一个韩国科研团队。


他们合成了一种名为LK-99的物质,表现出超导体的特性,很有可能实现长压室温超导。


又是造假?很多人心里的第一反应。


但与上次不同的是,LK-99制作工艺简单得多,任何一个科研团队都能轻松制造出来,如果造假,很快就会被发现。


在论文发出不久,华中科技大学就率先复现了结果,就是文章开头提到的那个视频,初步证明了LK-99的抗磁性。


随后,许多大学与科研团队也都陆续加入研究,得到的结果结论却不尽相同。


直到前几天,中科院物理所新发表的相关论文证实电阻跳变的原因,很有可能来自样品中的杂质硫化亚铜,认为LK-99可能是超导体的概率比较小,似乎让事件暂时有了一个结论。


但科学从来没有“盖棺定论”,只能说,这场由LK-99引发的全球炼丹只是刚开始,还将继续下去。



当科学家们研究超导时,他们在研究什么?


1911年,荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯发现:


汞在温度降至4.2K(-268.95摄氏度)附近时,突然进入一种新状态。


在这个状态下,其电阻小到测不出来。


于是,他把汞的这一新状态称为超导态。


     海克·卡末林·昂内斯   


之后,陆续有其他金属被发现也具有超导性。


只不过温度止步于40K(-233℃),此后的几十年时间里,再也没有更高温的超导材料被发现。


直到1986年,瑞士科学家另辟蹊径,用绝缘体陶瓷测试成功。


要知道,此前科学家们的目光都聚焦在金属导体上,这一次绝缘体超导材料的出现,毫无疑问打开了新的思路。


世界再次沸腾,超导材料的临界温度在短时间内被不断刷新。


同年年底,美国休斯顿大学将临界温度提升至40.2K,仅仅10天后,中科院物理所宣布找到了48.6K的超导材料。



第二年2月,这个数字直接飙到了98K,5天后,中科院再次刷新记录,首次发现了100K(-173.15 摄氏度)以上的铜氧化物超导体。同年3月,日本再度刷新记录到123K。


当时的景象有多疯狂,可想而知,几乎每天都在“见证历史”。


但狂欢到1994年戛然而止,164K(-109℃),还是远远达不到室温的要求,但再也没有温度更高的超导材料被发现了。


虽然每隔一段时间,就会有相关的论文发表出来,声称发现了新的超导材料,但结果也总是质疑比支持多。



如今,超导已经是物理学一个很细的分支了,但它还能分成很多更细的研究方向。


而科学家们一直以来做的事情,一言以蔽之,就是找到(合成)“完美”的室温超导材料。


每一个研究相关方向的科学家,都梦想着一天自己可以向外宣布:


“我合成了一个新的材料,它超导,测到的临界温度和临界磁场分别是X和Y”。


人们对于超导的梦想,仍旧在继续。



室温超导成了,我们的生活会变成什么样?


为什么这么多年来,研究室温超导一直是物理学里当之无愧的顶流?


原因就是它的应用前景实在是超乎想象的广阔。


往远了说,一些电影里的场景可能会在生活中实现。


比如《阿凡达》里,一座座漂浮的山峰;或是《第五元素》中,空中行驶的交通工具……谁能想象,室温超导真的可以让这种奇幻的情景实现呢?



往近了说,它也可以在方方面面改变我们的生活。


室温超导材料可以用来制作“完美的电池”。


不仅能够高效率地充放电,并且再也不会发烫从而损毁其性能。


想想生活中一切需要使用电池的地方,效率都会成百倍地提升。


除了电池,零电阻的特性也使得电能在输送过程中的损耗可以忽略不计,这就意味着全国甚至全球输电可以实现。


人类的能源问题,几乎可找到了完美的解决方案。


      图源:IC photo   


此外,室温超导对于一些高精尖的技术和领域也会产生巨大影响。


比如在医疗领域,超导磁体可用于磁共振成像、核磁共振波谱仪等设备。


设备的性能和精度会极大提高,同时对患者的辐射影响也会相对减少。


而利用超导储存数据,和制作超导计算机等技术,更是足以改变迭代整个计算机信息技术产业。


      图源:IC photo   


也难怪在这件事刚开始发酵的时候,就有人说这将会是第四次科技革命,足以见证历史。


其实在超导最初被发现的时候,人们毫不怀疑它将会是最早引发工业革命的技术。


然而直到今天,理想中的“工业革命”依旧没有到来,这一切在继续。


只是那关于超导未来的美好憧憬和想象,需要的严谨的科学态度,脚踏实地的探索,才终将拥有将其实现的可能。




15 / Aug / 2023


监制:视觉志

编辑:小   乔

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