인간은 21°C에서 상온 초전도성을 달성했나요?
물리 서클이 완전히 폭발했습니다! 어제 오후(베이징 시간) 미국 라스베이거스에서 열린 물리학 회의에서 천둥이 터졌다. 고온 초전도가 파괴적인 돌파구를 이룰 것으로 의심됐다.
회의에서 로체스터 대학의 물리학자 Ranga Dias는 실온 초전도 연구에서 획기적인 획기적인 성과를 보고했습니다.
만약 랑가 디아스가 이번에 정말로 상온 초전도성을 달성한다면, 인류는 엄청난 힘을 얻기 위해 전기 에너지를 사용할 것이기 때문에 전 세계 에너지 소비 문제는 근원적으로 해결될 것입니다.
제어 가능한 핵융합을 처음부터 터득할 수 있다면 장거리 우주 여행도 할 수 있을 것입니다. 인류는 정말로 도약할 수 있을 것입니다.
그리고 이 기술을 마스터하는 사람은 틀림없이 세상을 선도할 것입니다. (마치 공상과학이 현실로 다가오는 것 같습니다.)
이와 관련하여 플로리다 대학의 물리학자인 제임스 햄린(James Hamlin)은 만약 결과가 정확하다면 이는 역사상 가장 크고 충격적인 돌파구가 될 수 있다고 말했습니다. 초전도성.
그날 과학자들은 역사를 직접 눈으로 확인하기 위해 미친 듯이 행사장으로 달려갔습니다. 물리학 유명인사들의 높은 콘텐츠로 인해 주최측은 문을 막고 군중을 몰아내기 위해 보안요원을 불러야 했습니다.
그러나 이 랑가 디아스에게는 "암흑의 역사"가 있습니다. 1년 전 네이처(Nature)에 게재된 C-S-H 상온 초전도성에 관한 그의 논문이 철회되었고, 이제 그는 N-Lu-H 상온 초전도성으로 다시 돌아오고 있습니다.
그래서 실험 결과가 성공적으로 재현될 때까지는 모든 것이 여전히 의심으로 가득 차 있습니다.
논문 주소: https://www.nature.com/articles/s41586-023-05742-0
상온 초전도가 전 세계 물리학자들에게 충격을 줄 정도로 중요한 이유는 무엇입니까?
초전도체는 이름에서 알 수 있듯이 전기를 매우 잘 전도할 수 있는 몸체, 즉 저항이 0인 몸체입니다. 이를 통해 열을 발생시키지 않고 전류를 전달할 수 있으며 와이어의 양쪽 끝에 전압이 필요하지 않습니다.
초전도체를 상용화할 수 있다면 교류도 전혀 필요하지 않게 되고, 변전소도 역사의 무대에서 물러날 수 있습니다.
초전도체를 통과하는 전류는 매우 커서 강력한 자기장을 생성할 수 있습니다. 이는 핵자기공명, 자기부상 및 기타 분야에서 매우 유용하게 사용됩니다. 심지어 제어 가능한 핵융합에도 액체질소 초전도가 필요하지 않습니다.
만약 그것이 실제로 실현된다면 물리학과 재료과학의 세계는 큰 지진을 맞이하게 될 것입니다. (지난해 말 ChatGPT부터 올해 초 상온초전도까지, 인류 과학기술 폭발적인 해가 정말 도래한 걸까?)
주요고등 교수 주징우 교수 -온도초전도체도 현장에 등장
초전도란?
K. 네덜란드 라이덴 대학교의 온네스 등은 1911년에 온도가 -269°C 이하로 낮아지면 수은의 저항이 0이 된다는 것을 처음 발견했습니다. 그들은 이 상태를 '초전도성'이라고 명명했습니다.
이것은 세계 최초의 초전도 발견으로 온네스는 1913년 노벨 물리학상을 수상했습니다.
다음 백년이 넘는 연구를 통해 과학자들은 다양한 원소 재료, 합금 재료, 복합 재료 및 초전도 세라믹을 포함하여 수천 개의 초전도 재료를 발견했습니다.
현재 초전도 물질은 양자, MRI 등 분야에서 널리 활용되고 있지만, 초전도 상태를 구현하려면 초저온으로 냉각해야 합니다.
즉, 실제 응용 분야에서는 저온 환경을 유지하기 위해 여전히 값비싼 극저온 액체에 의존해야 합니다. 따라서 저온을 유지하는 데 드는 비용은 초전도 물질의 비용을 훨씬 초과합니다.
따라서 냉각 없이 제로 저항 전도를 달성하는 상온 초전도는 최고 임계 온도의 한계를 끊임없이 갱신하면서 물리학자들이 추구하는 목표가 되었습니다.
이 최신 연구에서 Ranga Dias와 그의 팀은 수소(99%), 질소(1%) 및 순수 루테튬으로 만들어진 물질 LNH를 실험적으로 개발했습니다.
과학자들은 이 물질을 392k의 환경에 배치하여 3일 동안 반응했습니다. 수소, 질소, 루테튬으로 구성된 삼원 화합물은 광택이 나는 푸른색으로 시작됩니다.
이 화합물은 다이아몬드 앤빌 탱크에서 압축되었으며 압력이 3kbar에 도달했을 때 "초전도성이 파란색에서 분홍색으로 바뀌기 시작했습니다"라는 놀라운 변화가 일어났습니다.
드디어 약 30kbar의 압력에서 다시 밝은 빨간색으로 변했고 저항은 0으로 떨어졌습니다.
Ranga Dias는 또한 이 충격적으로 발견된 물질에 "reddmatter"라는 코드명을 부여했습니다. 이 이름은 Star Trek에서 Spock이 만든 소재의 이름에서 영감을 받았습니다.
실험에 따르면 이 물질은 전류에 대한 저항을 잃고 약 섭씨 21도의 온도와 1GPa의 압력에서 초전도 상태가 되는 것으로 나타났습니다.
1GPa는 대기압의 약 10,000배(표준 대기압은 약 101.325kPa)이지만, 상온 초전도체에 필요한 수백만 기압과 비교하면 이는 예상보다 훨씬 낮습니다.
이 삼원 화합물이 초전도 조건에 도달한다는 것을 어떻게 증명할 수 있을까요?
논문에서는 초전도 물질을 판단하는 핵심 기준이 완전 반자성 현상인 마이스너 효과라고 언급했습니다.
초전도체 표면이 무손실 반자성 초전도 전류를 생성할 수 있기 때문에 완전한 반자성을 얻을 수 있습니다. 이 전류에 의해 생성된 자기장은 초전도체 내부의 자기장을 상쇄합니다.
다양한 온도에서의 자기 모멘트와 M-H 곡선의 온도 의존성은 PPMS(Quantum Design 물리적 성능 측정 시스템)의 진동 샘플 자력계(VSM) 방법을 사용하여 측정되었습니다.
그림 3a는 제로 필드 냉각(ZFC) 및 필드 냉각(FC) 조건에서 온도가 DC 자기 민감도에 미치는 영향을 보여줍니다. (χ = M/H, 여기서 M은 자화이고 H는 자기장) 초전도 상의 존재는 자기장 냉각의 마이스너 효과를 측정하여 확인되었습니다. Meissner 효과의 명확한 시작은 8kbar 주변의 277K에서 관찰됩니다. M-H 곡선 데이터는 VSM 옵션이 있는 PPMS를 사용하여 기록되었습니다.
자화 감수성
또 다른 기준은 저항 효과가 0이라는 것입니다.
상온에서는 도체나 반도체, 심지어는 부도체인데 온도가 특정 값 Tc까지 떨어지면 DC 저항이 갑자기 0으로 떨어지는 현상을 말합니다.
실험에서 고압 하에서 수소-질소-루테튬 화합물의 온도 의존적 저항은 10±0.1kbar에서 초전도 전이가 294K까지 높은 것으로 나타났으며, 이는 모든 실험에서 측정된 전이 온도 중 가장 높은 수치입니다. .
자연에서는 수소-질소-루테튬 삼원 화합물이 실제로 상온 초전도성을 달성한다면 그렇게 높은 전이 온도를 달성하는 데 있어서 그 역할이 아직 결정되지 않았다고 말합니다.
Ranga Dias와 팀이 연구한 물질이 고온 초전도체인지 확인하고 이 상태가 진동으로 유발된 쿠퍼 쌍에 의해 구동되는지 아니면 아직까지 구현되지 않은 비전통적인 메커니즘에 의해 구동되는지 이해하려면 추가 연구가 필요합니다. 발견됩니다.
신물질 예측을 위한 기계학습 알고리즘
이 실험에서도 새로운 초전도 물질을 예측할 때 기계학습 알고리즘을 사용했다는 점은 주목할 만합니다.
연구실에 축적된 초전도 실험 데이터를 활용해 연구팀은 다른 초전도 물질을 예측하는 알고리즘을 학습했습니다.
이러한 물질은 실제로 희토류 금속, 질소, 수소 및 탄소의 수천 가지 가능한 조합으로 혼합 및 일치됩니다.
"일상 생활에서는 다양한 금속이 다양한 용도로 사용되므로 다양한 종류의 초전도 재료도 필요합니다"라고 Dias는 말했습니다. "우리가 다양한 응용 분야에 서로 다른 금속을 사용하는 것처럼 다양한 응용 분야를 충족하려면 더 많은 주변 초전도체가 필요합니다."
알고리즘은 공동 저자 Keith Lawlor가 Comprehensive Research에서 제공한 Roches Supercomputing 리소스를 사용하여 개발했다고 합니다. 특수대학교 전산센터.
특히 일반적인 단계는 물리학자가 신경망을 훈련하기 위해 계산하기 쉬운 Eliashberg 스펙트럼 함수를 사용하는 것입니다. 훈련 후 신경망은 더 어려운 삼원 수소화물의 Eliashberg 스펙트럼을 생성하는 데 사용됩니다. 계산. 그런 다음 다양한 삼원 수소화물의 Tc를 계산할 수 있으며 Tc가 가장 높은 몇 가지 삼원 수소화물을 시도해 볼 수 있습니다.
일부 네티즌들은 "이제 우리는 오늘의 빅뉴스 뒤에 있는 영웅이 ML/AI라는 것을 알게 되었습니다." 그리고 이 실험도 엄격하지 않았습니다. 빅보스는 회의에서 의문을 제기했고, 그 자리에서 디아스와 맞섰다고 한다.
일부 눈썰미 좋은 네티즌들은 PPT(사진 왼쪽)와 DC 자화율 데이터(사진 오른쪽)에서 배경 잘라내기 연습에 문제가 있다고 의심된다고 지적했습니다. ㅋㅋㅋ
글 주소: https://www.nature.com/articles/d41586-023-00599-9
글 주소: https://www. science.org/content/article/revolutionary-blue-crystal-resurlects-hope-room-temp-superconductivity
플로리다 대학의 물리학자인 James Hamlin은 다음과 같이 말했습니다. 공개적으로 작업하면 모두가 믿을 수 있습니다."
샌디에고 캘리포니아 대학의 물리학자인 Jorge Hirsch는 심지어 직설적으로 다음과 같이 말했습니다. "나는 이 저자들을 믿지 않기 때문에 이것을 매우 의심합니다."
하지만 학계의 이러한 염원이 곧 이루어지네요-
디아스는 스타트업 회사인 Unearthly Materials를 설립했을 뿐만 아니라 수소화루테튬에 대한 특허도 출원했습니다.
이러한 운영 물결을 통해 그는 Spotify, OpenAI를 포함한 투자자로부터 2천만 달러 이상의 자금을 조달했을 뿐만 아니라 다른 사람들이 "샘플"을 요청하러 올 것을 걱정할 필요도 없었습니다.
이에 대해 Dias는 다음과 같이 말했습니다. "우리는 샘플을 만드는 방법에 대해 명확하고 자세한 지침을 가지고 있습니다. 프로세스의 독점적 성격과 기존 지적 재산권을 고려할 때 우리는 물론 이 자료를 공유할 의도가 없습니다. "
한 세기가 넘도록 과학자들은 응집 물질 물리학의 돌파구를 추구해 왔습니다.
초전도 물질은 "제로 저항 현상"과 "마이스너 효과"(완전 반자성)라는 두 가지 주요 특성에 의존하며, 이는 다음과 같은 과학 기술의 진보를 크게 촉진합니다.
토카막 장치는 자기 감금을 사용하여 제어된 핵 융합을 달성하는 고리 모양의 용기입니다. 중앙에는 코일이 감겨 있는 링 모양의 진공 챔버가 있습니다. 전기가 통전되면 토카막 내부에 거대한 나선형 자기장이 생성되고, 이는 토카막 내부의 플라즈마를 매우 높은 온도로 가열하여 핵융합을 달성합니다.
강한 자기장을 생성하는 코일에 초전도 기술을 적용하면 자기 구속 구성의 지속적이고 안정적인 작동이 가능해지며 미래 핵융합로 공학 및 물리학 문제를 탐색하고 해결하는 가장 효과적인 방법으로 인식됩니다.
전력망은 현재 전력을 전송할 때처럼 전선의 저항으로 인해 최대 2억 메가와트시(MWh)의 에너지를 손실하지 않습니다.
통계에 따르면 구리 또는 알루미늄 도체를 사용하여 전기를 전송할 때 송전선에서 전기 에너지의 약 15%가 손실됩니다. 중국에서만 연간 전력 손실이 1000억kWh에 달합니다. 초전도 전력 전송으로 전환하면 절약되는 에너지는 수십 개의 대형 발전소를 건설하는 것과 맞먹는다.
자기부상열차.
그러나 이 자기부상 기술은 운송분야 뿐만 아니라 건설분야에서도 활용이 가능합니다. 어쩌면 미래에는 인간이 공중에서 사는 것이 더 이상 꿈이 아닐 수도 있습니다.
MRI 및 자기심장검사와 같은 저렴한 의료 영상 및 스캐닝 기술.
MRI는 작동을 유지하기 위해 더 이상 많은 양의 순환수 냉각을 사용할 필요가 없으므로 운영 비용이 낮아지고 자기장 강도가 향상됩니다.
디지털 논리 및 메모리 장치 기술을 위한 더 빠르고 효율적인 전자 장치입니다.
컴퓨터에 저항기가 없고 더 이상 열 방출이 필요하지 않으며 컴퓨터가 더 얇고 가벼워질 수 있다고 상상해 보세요. 더욱이 초전도 트랜지스터를 이용한 집적회로를 이용하면 컴퓨터의 속도를 직접적으로 수십배, 수백배 향상시킬 수 있다.
전기 소비 효율이 높아지고, 가정의 전력 소비가 곤두박질치고, 전구가 더 밝아지고, 전기 자동차가 더 빨리 달리고, 가전제품 사용이 더 편리해지고, 더 미세한 전자 부품을 사용할 수 있게 됩니다. 우리 생활에 익숙해지세요.
출처: phys.org
2013년에는 유명한 양자 컴퓨팅 전문가 두 명이 예일 대학교 교수 s Devoret과 Sch oelkopf는 다음과 같이 썼습니다. 이 전망은 다음과 같습니다. 보편적 양자 컴퓨팅 개발을 위한 로드맵이며, 오늘날의 초전도 양자 컴퓨팅은 이미 3~4단계 개발 단계에 있습니다.
MIT 연구팀은 초전도 큐비트 결어긋남 시간이 첫 번째 큐비트의 3나노초 미만에서 현재 수준인 300마이크로초로 증가했다는 '무어의 법칙'을 보여주었습니다. 20년이 채 안 되어 5배나 향상되었으며, 이는 이 분야의 급속한 발전을 보여줍니다.
그리고 Google, IBM, Intel 등 여러 유명 기술 기업이 양자 컴퓨팅의 연구 개발에 참여했으며 모두 초전도 솔루션을 선택했습니다.
상온 초전도가 가능하다면 양자 시뮬레이션, 최적화, 샘플링, 양자 인공 지능 등을 포함한 양자 컴퓨터의 응용은 가까운 미래에 우리의 생산과 생활 방식을 확실히 변화시키기 시작할 것입니다.
이 사건이 나오자 마자 의구심이 많았던 것도 디아스가 '늙은이'라는 사실을 주변 사람들 모두가 알고 있기 때문이다. "범죄 전과가 많은 학계 스타. .
2014년에 그가 개발한 금속수소는 높은 평가를 받았지만 사람들이 실험 결과를 확인하려고 했을 때 디아스는 금속수소를 보존하기 위해 사용했던 다이아몬드가 깨져서 증거가 없다고 주장했습니다.
상온 초전도 분야에서 디아스는 2년 전 큰 뉴스를 냈습니다.
디아스팀은 2020년 10월 14일 네이처지에 논문을 게재하고 표지에 탄소, 황, 수소로 구성된 신물질이 상온 초전도성을 달성할 수 있다고 주장했는데, 세계적인 우려감.
그러나 논문이 게재된 후에도 논란은 계속되었습니다. Dias의 연구실 파트너조차도 그의 실험 결과를 재현할 수 없었습니다(그들은 6번 실패했습니다).
기사에 나온 자화율 측정 데이터를 중심으로 다양한 논란이 쏠리고 있습니다. 노이즈 처리 후 곡선이 너무 매끄럽고 완벽해서 원본 데이터는 노이즈를 제거한 후 측정했다고 디아스팀에서 보고했는데 이 데이터는 발표되지 않았습니다.
Dias et al.은 2021년에 arXiv에 원본 자기 민감도 데이터를 공개하고 노이즈 신호를 제거하는 방법을 설명했습니다.
그러나 비평가들은 여전히 이를 받아들이지 않습니다. 코넬 대학의 양자 재료 물리학자인 브래드 램쇼(Brad Ramshaw)는 “이 논문은 원본 데이터이든, 그 방법에서 나온 해결 방법이든, 해결하려고 시도한 것보다 더 많은 새로운 문제를 노출하고 있습니다. 데이터가 입수된 과정은 매우 불투명합니다. "
샌디에이고 캘리포니아 대학교의 이론 물리학자인 Jorge Hirsch는 Dias를 사기 혐의로 맹렬하게 비난했습니다. 그는 arXiv에 대한 비판을 게시했을 뿐만 아니라 직접적으로 항의했습니다. 로체스터 대학교.
35,000회 이상의 인용 횟수와 67의 H-index를 보유한 리더인 Hirsch의 의심은 근거가 충분합니다. 그는 Dias의 논문에서 특정 영역의 데이터가 매우 불연속적이며 곡선의 기울기가 변화 방향과 반대임을 확인했습니다. 이러한 종류의 규칙적인 오류는 정상이 아닙니다.
그래서 Hirsch는 "불순물"을 제거하는 것과 동일한 데이터를 미분했지만 부드럽고 유도 가능한 곡선을 얻었습니다. 이는 T=170K에서 초전도 특성이 없음을 의미합니다.
그는 또한 Dias의 논문에 있는 데이터가 이전 연구와 유사하며 해당 데이터의 저자는 이미 문제가 있음을 인정했다고 지적했습니다.
Dias는 Hirsch가 고전압 물리학자가 아니며 그의 비판은 매우 편향되어 있다고 응답했습니다.
사실 허쉬는 양자 다체 연구에 큰 공헌을 했습니다. 그는 페르미온 행렬식의 몬테카를로 알고리즘을 완성했으며, 지난 몇 년간 다양한 고전압 초전도 실험과 BCS 이론을 연구해 왔습니다.
Hirsch는 BCS 초전도 이론에 "허점"이 있다고 직설적으로 밝혔고, 수많은 학자들이 이 분야에 범람했습니다
Hirsch는 이후 Dias를 비판하는 여러 논문을 발표했지만 삭제되었습니다. , 그리고 arXiv는 심지어 6개월 동안 금지했다고 말했습니다. 이것이 디아스의 승리를 의미하는 걸까요?
Hirsch의 질문 글이 Physica C
에 의해 삭제되었습니다. 그렇지 않습니다!
2022년, 논문 철회로 의혹은 최고조에 이르렀습니다. 9월 26일, 네이처 편집자들은 저자들의 집단적인 반대에도 불구하고 표지 기사를 강제로 삭제했습니다.
기사가 철회된 날 사이언스 뉴스 칼럼에서는 해당 연구에 "심각한 문제"가 있었다며 사건을 보도했습니다.
철회 통지에 제시된 이유는 Dias 팀이 두 그림에 표시된 실험 데이터에서 노이즈를 제거하기 위해 "비표준, 맞춤형 절차를 사용"했다는 이전 의심에 대한 답변입니다. 그리고 이 방법은 명확하고 신뢰할 수 있는 설명을 제공하지 않습니다.
비평가들은 철회 결과를 보고 기뻐합니다. Hirsch는 심지어 이것이 학술 사기의 실제 문제가 해결되지 않았다고 생각합니다.
Dias 팀은 확실히 확신하지 못했습니다. 달라스 네바다 대학의 물리학자인 Ashkan Salamat는 연구에서 저항 감소 결과가 나오지 않았기 때문에 Nature의 결정에 대해 혼란과 실망을 표했습니다. 논쟁의 중심은 바로 이것이 초전도 분야의 모든 발견에서 가장 중요한 부분입니다.
지난달에는 arXiv에 새 기사를 게재하고 의문이 제기되었던 다양한 데이터를 재측정했습니다. 그러나 이번에 초전도성이 발현되는 온도와 압력 조건은 133Gpa와 260K로, 기존 연구에서 언급한 267Gpa, 288K와는 다르다.
흥미롭게도 이번 APS 3월 회의에서는 Jorge Hirsch와 Ranga P. Dias를 같은 장소에 배치하여 앞다리와 뒷다리에 대한 보고를 하고, 붕대가 꽤 감돌았다. 우월함과 열등함을 구별할 뿐 아니라 삶과 죽음을 결정하는 계기가 됐다.
그러나 실험 결과가 사실이라면 분명 올해 가장 큰 글로벌 과학 혁신이 될 것이며 디아스도 노벨상을 미리 예약할 수 있습니다.
그리고 인간 에너지 모델도 영원히 바뀔 것입니다.
1900년 영국의 물리학자 켈빈 남작(Baron Kelvin)은 물리학의 구축이 완료되었고 이제 남은 것은 화장 작업뿐이라고 말했습니다. 첫 번째 어두운 구름은 빛의 파동 이론이고, 두 번째 어두운 구름은 맥스웰-볼츠만의 에너지 균등화 이론입니다.
상온 초전도성을 개발하는 사람은 뉴턴과 아인슈타인에 이어 물리학의 제3의 인물이 될 것이라는 말도 있습니다.
디아스는 이 왕관을 벗고 세 번째 물리학의 어두운 구름을 풀 수 있을까요? 다음에 무슨 일이 일어나는지 기다려 보겠습니다.
위 내용은 AI가 물리학을 깨뜨린다! 21도 상온초전도가 노벨상 수상 예정인가? 네이처 교수, 원고 철회했지만 OpenAI로부터 투자 받아의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!
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