人類は21℃の室温で超伝導を達成したでしょうか?
物理学サークルは完全に爆発しました!北京時間の昨日の午後、米国ラスベガスで開催された物理学会議で雷が爆発した - 高温超伝導が破壊的なブレークスルーを達成した疑いがある。
会議では、ロチェスター大学の物理学者であるランガ・ディアス氏が、室温超伝導研究におけるこの画期的な進歩を報告しました。
ランガ・ディアスが今回本当に室温超電導を実現したら、地球規模のエネルギー消費問題は根源から始まることになるでしょう。人類は電気エネルギーを利用して莫大な力を得るでしょう。
制御可能な核融合を基礎からマスターすることができれば、長距離の宇宙旅行も可能となり、人類は本格的に飛躍すると言えます。
そして、この技術を習得した者は間違いなく世界をリードするでしょう。 (SF が現実になるようなものです。)
これに関して、フロリダ大学の物理学者であるジェームス・ハムリン氏は、もし結果が正しければ、これは最大の可能性があると述べました。超電導の歴史の中で最も成功した超電導イベントです。衝撃的な進歩です。
その日、科学者たちは歴史をこの目で目撃したいと、狂ったように会場に殺到した。物理学の著名人の内容が多かったため、主催者は警備員を呼んでドアを封鎖し、群衆を追い払わなければならなかった。
したがって、実験結果が首尾よく再現されるまでは、まだ全体が疑問でいっぱいです。
再び Nature へ、室温超電導はフィナーレを迎えるでしょうか?
超電導体はその名の通り、電気を非常によく通す、つまり抵抗がゼロの物体です。これにより、熱を発生させることなく電流を流すことができ、ワイヤの両端に電圧は必要ありません。
超電導体が実用化されれば交流は一切不要となり、変電所も歴史の舞台から退場することができます。
超電導体を流れる電流は非常に大きいため、強力な磁場を生成することができ、核磁気共鳴、磁気浮上、その他の分野で優れた応用が可能です。制御可能な核融合。液体窒素は超伝導です。
超伝導とは？
オランダのライデン大学の K. Onnes らは、温度が -269°C 以下に冷却されると水銀の抵抗が 0 になることを 1911 年に初めて発見しました。彼らはこの状態を「超伝導」と名付けました。 これは世界初の超伝導の発見であり、オンネスはこの功績により 1913 年にノーベル物理学賞を受賞しました。 その後の 100 年以上の研究で、科学者たちは、さまざまな元素材料、合金材料、化合物材料、超電導セラミックスなど、数千の超電導材料を発見しました。 現在の超電導材料は量子やMRIなどの分野で広く使われていますが、超電導状態にするには超低温まで冷却する必要があります。 言い換えれば、実際のアプリケーションでは、低温環境を維持するために依然として高価な極低温液体に依存する必要があります。したがって、低温を維持するコストは超電導材料のコストをはるかに上回ります。 したがって、冷却せずにゼロ抵抗伝導を達成する室温超伝導は、最高臨界温度の限界を常に更新しつつ、物理学者によって追求される目標となっています。 
この最新の研究で、Ranga Dias と彼のチームは、水素ベース (99%)、窒素 (1 ％）と純粋なルテチウム素材LNH。
科学者はこの物質を 392k の環境に置き、3 日間反応させました。水素、窒素、ルテチウムからなる三元化合物は、最初は光沢のある青色です。
この化合物をダイヤモンドアンビルタンク内で圧縮すると、圧力が3kbarに達すると「超電導が青からピンクに変わり始める」という驚くべき変化が起こりました。
最終的に、約 30 kbar の圧力で再び真っ赤になり、抵抗がゼロに下がりました。
ランガ・ディアスは、この衝撃的な発見にコードネーム「reddmatter」を与えました。この名前は、スタートレックでスポックが作成した物質の名前からインスピレーションを受けました。
実験の結果、摂氏約 21 度、圧力 1 の環境では、材料は電流に対する抵抗をまったく失うことがわかりました。 GPaの抵抗となり、超電導状態になります。
1GPa は大気圧 (標準大気圧は約 101.325kPa) の約 10,000 倍ですが、室温超電導体に必要な数百万気圧と比較すると、これは予想よりもはるかに低いです。
では、この三元化合物が超伝導状態に達することをどのように証明するのでしょうか?
論文では、超電導材料を判断するための重要な基準は完全な反磁性であるマイスナー効果であると述べています。
超電導体の表面が損失のない反磁性超電導電流を生成できるため、完全な反磁性を実現できます。この電流によって発生する磁場は、超電導体内の磁場を打ち消します。
さまざまな温度における磁気モーメントと M-H 曲線の温度依存性は、Quantum Design 物理特性測定システム (PPMS) の振動サンプル磁力計 (VSM) 法を使用して測定されました。
図 3a は、ゼロ磁場冷却 (ZFC) および磁場冷却 (FC) 条件下での DC 磁化率に対する温度の影響を示しています。 (χ = M/H、M は磁化、H は磁場)
超電導相の存在は、磁場中での冷却のマイスナー効果を測定することによって確認されました。分野。マイスナー効果の明確な始まりは、277K、8 kbar 付近で観察されます。 M-H 曲線データは、VSM オプションを備えた PPMS を使用して記録されました。
#磁化率
もう 1 つの基準は、ゼロ抵抗効果です。
室温では導体、半導体、さらには絶縁体であるが、温度がある値 Tc まで下がると、直流抵抗が突然ゼロになる現象を指します。 . .
実験では、高圧における水素・窒素・ルテチウム化合物の温度依存抵抗は、10±0.1 kbar で 294 K までの超電導転移を示し、すべての条件で測定されました。最大転移温度を実験します。
#自然は、水素・窒素・ルテチウムの三元化合物が室温で超伝導を達成できれば、その役割は果たせるだろうと述べています。このような高い転移温度をどのように達成するかはまだ解明されていない。
ランガ・ディアス氏と彼のチームが研究した材料が高温超伝導体であることを確認するには、この状態が振動誘起クーパー対によって引き起こされると理解する前に、さらなる研究が必要です。クーパーペア）、またはまだ発見されていない型破りなメカニズムによって駆動されます。
新材料を予測するための機械学習アルゴリズム
この実験は、収集時に新しい超伝導を予測していることに注目する価値があります。マテリアル、機械学習アルゴリズムも使用されます。
研究室に蓄積された超電導実験データを使用して、チームは他の可能性のある超電導材料を予測するアルゴリズムをトレーニングしました。
これらの材料は、希土類金属、窒素、水素、炭素の何千もの可能な組み合わせの中から実際に混合され、適合されます。
「日常生活では、さまざまな金属がさまざまな用途に使用されているため、さまざまな種類の超電導材料も必要です」とディアス氏は述べています。 「用途ごとに異なる金属を使用するのと同じように、さまざまな用途を満たすためには、より多くの環境超電導体が必要です。」
このアルゴリズムは、共著者である Keith Lawlor 氏によって開発されたと言われています。ロチェスター大学の統合研究コンピューティング センターによって提供されるスーパーコンピューティング リソース。
具体的には、物理学者が計算が比較的簡単なエリアシュベルグのスペクトル関数を使用してニューラル ネットワークをトレーニングするのが大まかな手順です。トレーニング後、ニューラル ネットワークは使用されます。計算が難しい三元水素化物のエリアシュバーグ スペクトル関数。次に、さまざまな三元水素化物の Tc を計算し、最も高い Tc を持ついくつかの三元水素化物を試すことができます。
#一部のネチズンは、「今日の大きなニュースの背後にいる主役は ML/AI であることがわかりました。」 # と結論づけています。
##学術コミュニティは、著者がそれを公表したくないことに疑問を表明しました##そして、この実験でさえ厳密ではありませんでした。大ボスが会議で疑問を呈し、その場でディアスと対峙したという。
鋭い目のネチズンは、PPT の背景を切り取る行為 (左の写真) と直流磁化率データ (右の写真) の両方に問題がある疑いがあると指摘しました。
同様に、Nature and Science もプレスリリースで疑問を表明しました。
記事アドレス: https://www.nature.com/articles/d41586-023-00599-9
記事アドレス: https://www.science.org/content/article/revolutional-blue-crystal -復活の希望-室温-超電導
#彼らは自分たちの研究を本当に公表する必要があると思います、皆さん、そうして初めて信じられます。」
カリフォルニア大学サンディエゴ校の物理学者ホルヘ・ハーシュ氏は、「私はこれらの著者のことを信じていないので、これを強く疑っている。」と率直にさえ言った。 ##しかし、この学術界の願いが実現しようとしています-
# Dias は新興企業 Unearthly Materials を設立しただけでなく、水素化ルテチウムの特許も申請しました。この一連の活動により、彼は Spotify や OpenAI などの投資家から 2,000 万米ドル以上の資金を調達しただけでなく、他の人が尋ねてくることを心配する必要もなくなりました。 「サンプル」の場合。
これに関して、ディアス氏は次のように述べています。「私たちはサンプルの作り方について明確かつ詳細な指示を持っています。プロセスの独自性と知的財産権の存在を考慮して、私たちはそうします」もちろん、関係する方法やプロセスも含めて、この資料を共有するつもりはありません。」
人類にとって画期的な重要性
1世紀以上にわたり、科学者たちは物性物理学を追求してきたブレークスルー。
超電導材料は、「ゼロ抵抗現象」と「マイスナー効果」（完全反磁性）という 2 つの重要な特性に依存しており、これらが科学技術の進歩を大きく促進してきました。 :
制御可能な核融合
送電
交通手段
#医療画像処理
デジタル ロジックおよびメモリ デバイス テクノロジ向けの、より高速で効率的な電子デバイス。
コンピュータに抵抗がなくなり、熱放散が不要になり、コンピュータがより薄く、より軽くなると想像してみてください。さらに、超電導トランジスタを使用した集積回路を使用すると、コンピュータの速度を直接的に数十倍、数百倍に高めることができます。
電力消費効率が上がり、家庭での電力消費量は激減し、電球は明るくなり、電気自動車はより速く走り、電化製品の使用はより便利になります。より便利に、より微細な電気部品が私たちの生活の中で使えるようになります。
出典: phys.org
2013 年、2 人の有名な量子コンピューティング専門家、イェール大学のデボレット教授とシェルコップ教授が展望を書き、次のロードマップを示しました。ユニバーサル量子コンピューティングの開発が計画されており、今日の超電導量子コンピューティングはすでに開発の第 3 段階から第 4 段階に入っています。
MIT 研究チームは、初期の量子ビットから始めて、超伝導量子ビットのデコヒーレンス時間の「ムーアの法則」を示しました。持続時間は 3 ナノ秒未満で、現在のレベルの 300 マイクロ秒まで上昇しました。 20 年も経たないうちに 5 桁も向上しており、この分野の急速な発展を示しています。
さらに、Google、IBM、インテルなどを含むいくつかの有名なテクノロジー企業が量子コンピューティングの研究開発に参加しており、それらはすべて超電導ソリューションを選択しています。
室温超伝導が実現できれば、量子シミュレーション、最適化、サンプリング、量子人工知能などの量子コンピュータの応用が近い将来、確実に世界を変え始めるでしょう。 . 生産とライフスタイル。
この事件が明らかになるとすぐに、多くの疑問が生じました。また、サークルの誰もが知っているので、ディアスは重い犯罪歴を持つ「古い」学者のスターです。
2014年に開発した金属水素は高く評価されましたが、実験結果を確認しようとしたところ、金属水素を保存するためのダイヤモンドが割れてしまったとディアスは主張しました。 、死亡の証拠はありません。
室温超伝導の分野では、ディアスは 2 年前に大きなニュースを発表しました。
2020 年 10 月 14 日、ディアス チームは Nature に論文を発表し、表紙を飾り、炭素は、硫黄、水素から構成される新材料は室温で超電導を実現することができ、世界的なセンセーションを巻き起こしました。
しかし、論文が発表された後も論争は続きました。ディアスの研究パートナーでさえ、彼の実験結果を再現することができませんでした（彼らは6回失敗しました）。
さまざまな論争は主に論文内の磁化率の測定データを中心に展開しています。ノイズ処理後の曲線はあまりにも滑らかで完璧ですが、ディアスチームはノイズを除去した後、元の曲線は測定データですが、このデータは公開されていません。
疑問に応えて、ディアスらは 2021 年に arXiv でオリジナルの磁化率データを公開し、ノイズ信号を除去する方法を説明しました。
しかし、批評家はまだこの考えを支持していませんコーネル大学の量子材料物理学者であるブラッド・ラムショーは、「この論文は、生データに関係なく、解決しようとしている以上に多くの新しい問題を明らかにしています。そのプロセスは、
カリフォルニア大学サンディエゴ校の理論物理学者ホルヘ・ヒルシュ氏は、ディアス氏を詐欺罪で激しく非難した。彼は批判的な発言を発表しただけでなく、 arXiv に対しても苦情が提出されましたが、ロチェスター大学に対しても苦情が直接提出されました。
# これは、HIRSCH の質問で 35,000 人が参照するのにも合理的です。彼は、ディアスの論文の特定の領域のデータが非常に不連続であり、曲線の傾きが変化の方向と逆であることを発見しました。この種の規則的なエラーは正常ではありませんでした。
そこで、ヒルシュはデータを微分しました。これは「不純物」を除去することに相当しますが、滑らかで微分可能な曲線が得られました。これは、 T=170K には超伝導の特徴が存在しないことを意味します。
同氏はまた、ディアスの論文のデータは以前の研究と類似しており、それらのデータの著者らはすでに問題があることを認めていたと指摘した。
## ディアスは、ハーシュは高圧物理学者ではなく、彼の批判は非常に偏ったものであると答えた。
実際、ハーシュは量子多体の研究に多大な貢献をしており、フェルミ粒子決定因子のモンテカルロ アルゴリズムを完成させ、さまざまな高電圧超伝導実験と BCS 理論を研究しています。 。
ヒルシュは、BCS 超電導理論には「抜け穴」があり、多数の「抜け穴」があると率直に述べました。学者たちはこの分野に水を注いでいます
ディアスを批判するハーシュによってその後出版されたいくつかの論文は削除され、arXiv はこれらの論文を 6 か月間禁止しました。これはディアスの勝利を意味するのでしょうか？
Hirsch の質問記事は Physica C
## によって削除されました＃それは真実ではない！2022年、論文の撤回により疑惑は最高潮に達した。 9月26日、ネイチャー編集者は著者らの集団的な反対にもかかわらず、表紙記事の削除を強制した。
批評家たちは撤回の結果を見て喜んでいますが、ハーシュ氏はこれでは不十分だとさえ感じています。学術不正の本当の問題はまだ対処されていません。
ディアスチームは明らかに納得していない チームメンバーのネバダ大学ダラス校の物理学者アシュカン・サラマット氏は、自然界の決定に対して困惑と失望を表明した。超電導分野の発見で最も重要な部分である論争の中心にはいない。
先月、彼らは arXiv で、問題のあるデータの再測定に関する新しい記事も公開しました。しかし、今回の超電導発現の温度と圧力の条件は、これまでの研究で述べた267Gpaと288Kとは異なり、133Gpaと260Kとなっている。
#興味深いのは、この APS 3 月会議でホルヘが手配されたことです。ハーシュとランガ・P・ディアスが同じ会場で双方から報告を行ったが、包帯を巻いたハーシュの姿は生死にかかわる問題のように思えた。
しかし、実験結果が真実であれば、それは今年最大の世界的な科学的進歩となるでしょう、そしてディアスはノーベル賞も事前に予約しましょう。
人類のエネルギーモデルも永久に変化するでしょう。
1900 年、英国の物理学者バロン ケルビンは、物理学の構築は完了し、残っているのは表面的な作業だけであると述べました。最初の暗雲は光の波動理論であり、二番目の暗雲はエネルギー均等化のマクスウェル・ボルツマン理論です。
室温超電導を開発できた者は、ニュートン、アインシュタインに次ぐ物理学の第3人者となるとも言われています。
ディアスはこの王冠を脱ぎ捨て、物理学の第三の暗雲を解決できるでしょうか?次に何が起こるか見てみましょう。
以上がAIが物理学を吹き飛ばす！室温21度の超電導はノーベル賞候補になるのか？ネイチャー教授、原稿を取り下げるもOpenAIから投資を受けるの詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。
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