LK-99超导体：从突破希望到更加谦逊的现实
LK-99超导体：希望突破现实
当韩国科学家于七月底报告了超导体的潜在突破时，他们的声明引发了一波兴奋和怀疑，世界各地的研究人员争相复制实验。
这样的超导体 – 在室温和常压下传输电力而无能量损失 – 是材料科学的圣杯。梦想家们希望能够实现室温超导体，以最大限度地提高能源网络的效率和超级聚变能源的产量；加速量子计算机的进展；或帮助开启超快速运输时代。
然而，自那份首次报告以来的几周里，LK-99超导体的故事一直关注实验室中发生的事情 – 这很快就让炒作回归现实。复制和确认的努力支持了怀疑者，并对LK-99是什么以及不是什么提供了更多的清晰度。
7月22日，韩国的物理学家们在arXiv上上传了两篇论文，这是一个用于预印研究的存储库 – 这种研究尚未经过同行评审并发表在科学期刊上。这基本上就像上传你的工作的初稿。研究人员声称他们用铜掺杂的“改性铅磷灰石结构”制造了第一个室温超导体，并将其命名为LK-99。
团队提供的“证据”之一是一段显示该化合物在磁体上漂浮的视频，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轰动。
“这些化学物质非常便宜，制造也不难，”澳大利亚沃伦贡大学的材料科学家Xiaolin Wang说道。“这就是为什么它在社区中宛如一颗核弹。”
但是，发生在韩国实验室中的事情只是弄清楚这些结果是否可能对技术及其在我们生活中的作用产生实际影响的第一步。我们需要更多的数据，从一开始就有理由保持谨慎。
超导体的工作原理和寻找它们的位置
一个真正的室温超导体将是一个值得庆祝的重大事件。我们用来传导电力的现代材料，例如供应家庭能源的铜线，效率低下。当电子在导线中碰撞材料的原子时，会产生热量并失去能量。这被称为电阻，是电力在输电线路上流动时浪费的原因，高达10%。我们的电子设备也存在能量损耗。
但是，如果导线和输电线路是由超导材料制成的，你几乎可以抵消这些损失。电子在通过材料时形成成对，并且不会与原子碰撞那么多，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，例如MRI机器。然而，这些材料需要极低的温度（接近绝对零度，约为华氏零下459度）或极高的压力（超过大气压力的10万倍）。
与此同时，中日高速铁路正在建造一个超导磁悬浮系统，将乘客从东京带到名古屋。SCMaglev列车在超导磁系统接管之前，使用橡胶车轮以每小时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，用液氦冷却至华氏零下452度。
像LK-99这样的室温超导体将使这项工作成本大大降低，并意味着不需要积累氦气。（与近年来媒体上的一些担忧相反，我们不会很快耗尽氦气，但它只在少数国家生产，因此供应问题可能导致价格大幅上涨。）
LK-99的炒作和怀疑
从一开始，王晓林和其他超导专家对最初的LK-99实验持怀疑态度，指出数据上的不一致之处。他表示，在“提供更有说服力的实验数据之前，不应该过度炒作这些结果。”他在沃伦贡大学的团队开始致力于复制这些结果，但在样品制备方面遇到了困难。
在于7月27日发表的《科学》杂志的一次采访中，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“看起来像真正的业余。”
到了八月初，大部分试图按照配方验证LK超导性的尝试都以失败告终。各实验室和个人进行的新型超导性实验不断涌现，成为一种小规模产业。
在以前称为Twitter的社交网络X上，LK-99成为了热门话题，持续了数天。它正式进入了“迷因领域”——每个人都在谈论“漂浮的岩石”，并产生了一些异想天开的说法，许多人注意到有大量的账号迅速从推广人工智能投资转向支持超导体股票。美国超导体公司的股价在7月27日之后立即翻了一番，但很快又回落到之前的水平。
甚至ChatGPT制造商OpenAI的CEO Sam Altman也开玩笑说：“喜欢这些招聘人员的邮件，要求有2年以上LK-99的经验。”
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。其中大多数声称未经受到科学审查。
例如，2020年，纽约罗切斯特大学物理学家Ranga Dias领导的一个团队在著名期刊《自然》上发表了一篇关于室温超导体的证据。该文章在2022年9月被撤回，因为有人对论文中数据的处理和分析方式提出了质疑。作者们坚称原始数据对他们的主张提供了有力支持，但他们的实验尚未得到复制。
LK-99的后续影响
那么LK-99对你意味着什么呢？此刻，可能并没有太多意义，除非你想在X上陷入物理学的兔子洞并陷入此刻的热潮中。在不久的将来，也可能没有太多意义。
复制LK-99实验的尝试基本上是失败的。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。王指出，中国研究人员在非常小的样本中观察到了该材料的一些超导行为。
在那个时候，理论研究急于试图解释LK-99的特性。
劳伦斯伯克利国家实验室的物理学家Sinéad Griffin利用超级计算机模拟对LK-99的能力进行了一些分析。（Griffin在X上发布的帖子附有奥巴马丢下话筒的迷因图片。）这项研究也作为预印版发布在arXiv上。
对Griffin的工作发表意见的物理学家对话筒的引用持怀疑态度，并不认为它提供了任何关于超导性的确凿证据。Griffin本人在X的讨论串中澄清了她的结果，表示它既没有证明也没有提供关于该材料的超导性的证据，但确实展示了与高温超导体（即远远高于摄氏零下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。
八月中旬，《自然》杂志的一篇文章引用了越来越多的证据表明LK-99并不是一个超导体，包括使用了非超导体材料进行部分悬浮实验的复制。它援引了加州大学戴维斯分校的凝聚态物理实验家Inna Vishik的话：“我认为事情在这一点上已经有了决定性的解决。”
即使LK-99本身不是圣杯，它可能是一种有趣的材料，以自己的方式开启了在新的、意想不到的方式中搜索室温超导体的可能性。如果最终它确实导致了室温超导体的发现，那么可能真正打开了可能性。
阿德莱德大学化学工程学院的高级讲师Giuseppe Tettamanzi指出，科学家们一直在考虑用超导电缆替代电网的铜电缆——这种转变可以带来巨大的节能效益。他还提到了对量子计算机和交通的好处。
“这里的可能性是无限的，”他说。
观察科学的发展是令人激动的，对LK-99的热情在X上的反应对我来说是一种很好的改变。但是，科学行动需要时间，并且不应该草率得出关于改变世界的结论。这就是为什么复制工作如此重要。
