火曜日の午後、ラスベガスで開催されたアメリカ物理学会の XNUMX 月の年次総会での満員の講演で、 ランガ・ディアスロチェスター大学の物理学者である は、彼と彼のチームがこの分野の XNUMX 年にわたる夢を達成したと発表しました。 プレゼンテーションへの関心が非常に高かったため、セキュリティ担当者は講演の XNUMX 分以上前に、あふれんばかりの部屋への入室を止めました。 ディアスが話し始める少し前に、好奇心旺盛な見物人を追い払っているのが聞こえたかもしれません。

結果、 本日公開 自然、水素、窒素、および希土類金属ルテチウムで構成される固体である従来の導体が、完全な効率で電気を伝導できる完璧な材料に変換されたことを示しているようです。

一部の科学者はこの発表に熱狂的に迎えたが、他の科学者ははるかに慎重であり、研究グループの研究不正の疑いの論争の歴史を指摘している. （ディアスはこの告発を強く否定している。） クアンタ 抑制されない興奮から完全な解雇まで、多くの専門家が慎重な楽観主義のいくつかのバージョンを表明しました.

これまで、超電導は極寒の温度または破砕圧力でのみ観察されていました。このような条件では、無損失電力線、高速列車の浮上、手頃な価格の医療用画像装置など、長年望まれてきた用途にこれらの材料を実用的にすることはできません。 新しく鍛造されたコンパウンドは、摂氏 21 度 (華氏 69.8 度) および約 1 ギガパスカルの圧力で抵抗なく電流を伝導します。 それは依然として大きな圧力であり、マリアナ海溝の最深部での圧力の約 10 倍ですが、同様の物質を使った以前の実験で必要とされた圧力よりも 100 倍以上弱いものです。

「それが正しければ、超電導の歴史における最大のブレークスルーになる可能性があります。」 ジェームズ・ハムリンフロリダ大学の物理学者で、この研究には関与していませんでした。 もしそれが本当なら、彼は言った、「それは地球を揺るがす、画期的な、非常に刺激的な発見です。」 ただし、チームの以前の作業に関連するインシデント — 以下を含むがこれに限定されない 室温に近い超伝導の主張 に発表され 自然 2020年に発表され、昨年末に撤回されました—今日の発表に影を落としています. 「これまでの研究で取り組まれなかった同じ問題が、新しい研究にも存在するのではないかと考えずにはいられません」と Hamlin 氏は述べています。

すべてのベンチマークを達成

科学者たちは、ほとんどの金属を絶対零度から数度以内の温度に冷却すると、劇的な変態が起こることを XNUMX 世紀以上にわたって知っていました。 物質ごとに異なるこの「臨界温度」付近で、電子がペアになり、一種の量子流体を形成します。 これが発生すると、電子は材料内の原子に跳ね返らなくなります (抵抗を生成する相互作用)。これにより、電子はエネルギー損失なしで流れることができます。

それ以来、超伝導研究の主要な目標は、臨界温度を上げることでした。

何十年もの間、物理学者は漸進的な進歩を遂げ、元素のさまざまな組み合わせをテストすることで臨界温度を着実に上げてきました。 近年、水素化物として知られる有望な種類の材料が登場しました。 水素化物は、羽のように軽い水素を硫黄や金属などのより重い原子と結合させた化合物です。 物理学者は、水素が多ければ多いほど、超伝導性が向上すると信じています。 研究者は、炭素や窒素などの他の原子の粉塵を追加して、その特性をさらに微調整することがあります。 世界初の超電導水素化物、 2015で報告は、摂氏約マイナス 70 度で 155 ギガパスカルの圧力 (地球のコアの半分に近づいています) で遷移を起こします。 XNUMX年以内に、 同じグループ & 別の 両方とも、摂氏マイナス 13 度、190 ギガパスカルの超伝導が可能な、さらに水素が豊富な「超水素化物」材料を作り出しました。

新しい研究は、過去のすべての記録を破壊します。 過去数年間、ディアスのチームはルテチウムに基づく超水素化物に取り組んできました. サンプルを作成するために、チームはルテチウムの薄膜を水素 99% と窒素 1% の香水に浸し、摂氏 200 度で数日間焼きました。 ダイヤモンド アンビル セルは、2 ギガパスカルの圧力でサンプルを圧縮します。 その後、チームはサンプルの超伝導特性をテストしながら、アンビルを徐々に緩めます。 ディアス氏によると、作製した数百個のサンプルのうち、約1ギガパスカルまで圧力を下げた後でも、数十個のサンプルで超伝導を観測できたという。

超伝導を実証するために、チームは XNUMX つの教科書的なベンチマークを達成しました。 臨界温度では、抵抗が低下し、材料の暖まりやすさに関連する特性がピークに達しました。 チームはまた、サンプルからの磁場の排除を直接測定することに成功しました。マイスナー効果と呼ばれる超伝導の明確な特徴は、スーパーハイドライドでこれまで説得力のある方法で実証されたことはありませんでした。 興味深いことに、サンプルの色も相変化に合わせて青からピンク、赤へと変化しました。

この論文のプロットは、まさに研究者が超伝導をテストする際に探すものです。 この強力な証拠は、この現象を日常の状況に近づけることができる物質を何十年も探し求めてきた多くの科学者を興奮させます。

「結果を見るのが本当に楽しみです。 そして、私は、彼らが観察しているものは、それが何であるかを疑うことはありません. シッダールス・サクセナ、ケンブリッジ大学の物理学者で、新しい研究には関与していません。 エヴァ・ズレックバッファロー大学の理論化学者で、ロチェスターグループと頻繁に連絡を取り合っているが、研究には関与していない. ハムリン氏は、デモが「この資料で見たいと思うあらゆる種類の測定の傑作であり、見たいと思うタイプのデータを正確に生成する」ことに同意します.

困った歴史

しかし、ハムリンと他の研究者は、グループの過去は、今日の歴史的な主張が歴史的なレベルの精査で満たされることを必要とすると主張している.

カリフォルニア大学サンディエゴ校の物理学者であるホルヘ・ハーシュは、「額面どおりに捉えれば、ここには超伝導の証拠がたくさんあります。 「しかし、私はこれらの著者の言うことを何も信じていません。 私はまったく売られていません。」

ヒルシュ氏は、彼の不信感は、グループの以前および現在のメンバーに対して行われた研究不正の申し立ての長い歴史に起因していると述べ、その多くについて彼は圧力をかけてきました. 最近では、2020 年に Dias と彼の共著者が、摂氏約 14 度 (華氏 57.2 度) および 267 ギガパスカルで臨界遷移に達した炭素質硫黄水素化物 (CSH) の研究を発表しました。 ほぼ即座に、一握りの専門家が、磁場に対する材料の応答を検証するために使用されたデータに異常なパターンを発見しました。 ディアスと彼の頻繁な協力者が、 アシュカン・サラマット、ネバダ大学ラスベガス校の物理学者は、生データをXNUMX年後に 149ページのドキュメント、彼らは、バックグラウンドの磁気干渉を排除するための異常で複雑な方法を詳しく説明しました。これは、小さなサンプルによって拒否された小さな磁場を検出するために必要であると彼らは言いました。 この方法は、彼らが元の論文で手順を説明した方法と矛盾していました。 自然 昨年XNUMX月に撤回を発表。

Hirsch と他の物理学者は、不正行為は磁気背景に関する誤解を招く混乱を超えていると主張している. XNUMX月、ハーシュと ダーク・ヴァン・デル・マレル、ジュネーブ大学名誉教授、 主張を公表した Dias と Salamat が未加工の CSH データとして公開したものは、実際には公開されたデータから派生したものでした。 「[私たちは]生データが実験室で測定されていないことを基本的に数学的に証明しました。 それらはでっち上げです」とヒルシュは言いました。 ハムリンが単独でリリース プレプリント 昨年 2022 月に、電気抵抗率のデータも非公開の方法で処理されたように見えると主張しました。

ディアスは彼の作品を精力的に擁護します。 撤回から数か月間、ディアスはアルゴンヌ国立研究所とブルックヘブン国立研究所で CSH 材料に関する追加の実験を行ってきました。 これらの中で、彼は材料の超伝導転移を観察するために独立した科学者を招待しました。 彼は最近提出した 新しい原稿 〜へ 自然 それは CSH における高温超伝導の主張を厳密に繰り返しており、彼は過去の主張を払拭すると主張している。

「私たちの仕事の目撃者は、私たちの発見を証明しました。 私たちは、CSH が超伝導を実現することを実証しました。これは、「reddmatter」と同様です。 Star Trek–新しいルテチウムベースの素材の名前にちなんで名付けられました。 「証拠を信じるか信じないかのどちらかですが、それを無視することはできません。」

ニレシュ・サルケ新しい測定を支援し、2020年の研究には関与していなかったシカゴのイリノイ大学の物理学者は、「新しい研究はCSHの超伝導性を確認する」と述べた. 彼は、新しいルテチウム物質の発見を「注目に値する」と呼び、「超伝導の分野における重要なマイルストーン」であると付け加えました。

しかし、CSH の論文だけが、非難されている関連作業ではありません。 CSH 論文の共著者の XNUMX 人である Mathew Debessai は、 2009研究 XNUMX 番目の物質であるユウロピウムが超伝導であると主張しましたが、これは後で変更されたデータを提示したために撤回されました。 (Dias はこの論文の共著者ではありません。) Hirsch アサート その出版物では、「データはコピーされ、別の地域に貼り付けられます」。 その他 また、別のデータの一部は ディアスの最近の論文 チームがまったく別の物質を研究しているときに取得したデータから複製されました。

ディアスは不正行為のすべての主張を強く否定し、日常の温度で超伝導を発見したという彼の主張を厳密に確立するための努力を続けています. 彼は、ルテチウム材料の低圧超伝導性を記述した今日の論文が、XNUMX 年の大部分にわたって複数回のレビューを含む非常に厳格な査読プロセスを受けたことを強調します。 ディアスはまた、彼のすべての生データを 自然、そしてそれが新しい結果と一緒に公開されること。 複数の独立した専門家が自信を表明 自然結果が可能な限り厳密であることを確認する の能力。

「私はかなり確信しています 自然 編集者と査読者は、グリーンシグナルを出す前にそれらをグリルしたに違いありません」とサルケは言いました.

「私にとって、XNUMX度目の撤回を想像するのは難しい」と述べた ミハイルエレメッツドイツのマックス・プランク化学研究所の物理学者で、水素化物超伝導体の発見を主導しました。 「先史時代にもかかわらず、真剣に検討する必要があります。」

ディアス氏は、彼と彼の同僚が非常に徹底的な審査プロセスにおいて完全に透明性を保っていることを強調しました。 「今回はすべてを与えました」と彼は言いました。 「すべてのテクニックとすべて。 査読者はすべてのデータにアクセスできました。」

不確実な歴史の上に積み重ねられたとき、驚くべきレビュープロセスは、一部の研究者を漠然とさせました. 「何を信じればいいのかわからない」とファン・デル・マレルは語った。 「それがすべての問題です。」

確認と商取引

最終的に、より広い研究者コミュニティによる受け入れは、他の研究室の手に委ねられます。 彼らは材料を再現し、その超伝導特性を確認することができますか? 答えが比較的早く得られることを期待する理由があります。

CSH で超伝導を確認するために必要なダイヤモンド アンビルの信じられないほど高い圧力で作業できるグループは世界でほんの一握りしかありませんが、ルテチウムベースの材料の低圧領域で作業できるラボは数十あります。ハムリンは言った。 ディアス氏によると、過去数か月間、彼の研究室はプロセスからダイヤモンド アンビル セルを完全に取り除く方法に取り組んできました。

他のラボが結果を忠実に再現できるようにするには、グループは生データセット全体を詳細なサンプル調製方法と一緒に共有するか、材料のサンプルを他のラボに送信してテストする必要があります.

ただし、外部からのアクセスは、コミュニティの期待を裏切る可能性があります。 ディアスとサラマットはスタートアップを設立し、 不気味な素材、どの、ディアス と、すでに Spotify や OpenAI の CEO を含む投資家から 20 万ドル以上の資金を調達しています。* 彼らは最近、水素化ルテチウム素材に関する特許も申請した。 「サンプルの作り方については、明確で詳細な指示があります」と Dias 氏は言います。 「私たちのプロセスの所有権と存在する知的財産権を考慮して、この資料を配布するつもりはありません。」 彼は、「特定の方法論とプロセス」も検討の対象外であると示唆しました。

「知的財産法に違反することなく、私たちが行ったことを喜んで共有します」と Dias 氏は述べています。 「いくつかの制限もありますが、何かを解決できると思います。」

編集者注：

スリランカ科学振興協会が主催する 2021 年の講演で、 後でYouTubeに投稿、 Dias 氏は次のように述べています。 そして、これらは私たちがこの種のテクノロジーに使用した投資家です。」 その瞬間 (ビデオの 20:43)、名前のリストが画面に表示されます。 「投資家 (シリーズ A)」というカテゴリには、OpenAI の CEO である Sam Altman 氏と、Spotify の共同創設者兼 CEO である Daniel Ek 氏が含まれています。 この記事の公開後、Dias の担当者は Quanta に次のように語っています。 それらは「野心的な声明」であり、会社は資金を調達しておらず、記載されている名前は将来の投資家である.

訂正： 2023 年 3 月 8 日
この記事の元のバージョンでは、Nilesh Salke をポスドク研究者として特定しました。 実際、彼は研究助教です。