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在論文初稿貼到預(yù)印本網(wǎng)站arXiv后不到兩個(gè)月，南京大學(xué)教授聞海虎團(tuán)隊(duì)推翻美國(guó)室溫超導(dǎo)研究的工作于2023年5月11日在線發(fā)表在《自然》（ Nature）雜志上。

與預(yù)印本初稿相比，發(fā)表的最后版本提供了更多更詳實(shí)的數(shù)據(jù)，論證該镥-氫-氮材料中不存在近常壓的室溫超導(dǎo)。預(yù)印本論文當(dāng)時(shí)提交的數(shù)據(jù)是在低于6 GPa的壓力下，這種氮摻雜氫化镥材料不存在近環(huán)境超導(dǎo)性，即常壓下的室溫超導(dǎo)。《自然》雜志新發(fā)表的論文中補(bǔ)充了大量的新數(shù)據(jù)，在高達(dá)40.1  GPa的壓力下和低至2K，這種材料都不存在超導(dǎo)電性，更談不上常壓下的室溫超導(dǎo)，即所謂環(huán)境超導(dǎo)性（ambient superconductivity）。

《自然》網(wǎng)站截圖

就在3月8日，美國(guó)羅切斯特大學(xué)的朗加·迪亞斯（Ranga Dias）團(tuán)隊(duì)發(fā)表在《自然》的室溫超導(dǎo)研究稱，其研發(fā)的一種镥-氫-氮材料在近1萬(wàn)個(gè)大氣壓（1GPa）下實(shí)現(xiàn)了室溫超導(dǎo)。

此次聞海虎團(tuán)隊(duì)《自然》論文的發(fā)表，直接否定了這一結(jié)論。如果迪亞斯團(tuán)隊(duì)還想維持其近常壓下室溫超導(dǎo)的結(jié)論，就必須給出令人信服的新證據(jù)，“但這似乎很難了”，聞海虎說(shuō)到。

聞海虎 圖源：南京大學(xué)

3項(xiàng)補(bǔ)充

就在3月15日發(fā)布預(yù)印本論文的同時(shí)，聞海虎團(tuán)隊(duì)也聯(lián)系了《自然》雜志，詢問(wèn)是否可以發(fā)表與迪亞斯團(tuán)隊(duì)相反結(jié)論的研究結(jié)果。在得到肯定回答后，聞海虎當(dāng)天即向《自然》投稿。

《自然》雜志本來(lái)打算將這篇論文作為Matter Arising Argument （沖突的爭(zhēng)辯）發(fā)表，然而聞海虎團(tuán)隊(duì)在回復(fù)3個(gè)審稿人的審稿意見(jiàn)過(guò)程中，又補(bǔ)充了很多高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，文章內(nèi)容變得豐富多彩，因此《自然》編輯討論后決定最終以研究論文的形式發(fā)表。

聞海虎說(shuō)：“否定一項(xiàng)研究比證明一項(xiàng)研究更難，因?yàn)樾枰獜亩嘟嵌茸C明你所研究的樣品與被質(zhì)疑的對(duì)象樣品是幾乎一致的。另外要使用精細(xì)的測(cè)量、大量的數(shù)據(jù)和分析來(lái)進(jìn)行論證。”

相比之前16頁(yè)的預(yù)印本論文，《自然》雜志論文的數(shù)據(jù)多了很多。聞海虎告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，這些補(bǔ)充主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：

在聞海虎團(tuán)隊(duì)研究中，在不同壓力下，樣品有了從深藍(lán)色、紫紅色到粉紅色的漸變；并且在所有壓力和顏色狀態(tài)下，電阻也隨著溫度降低而降低，但沒(méi)有出現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象。

其一，需要更多樣品的測(cè)試。他們先后做了30多個(gè)樣品的實(shí)驗(yàn)，且每個(gè)實(shí)驗(yàn)都需要重復(fù)。新的數(shù)據(jù)包括了更高壓下的樣品顏色演化，也就是論文中的上圖。可以看到，在不同壓力下，樣品有了從深藍(lán)色、紫紅色到粉紅色的漸變；并且在所有壓力和顏色狀態(tài)下，電阻也隨著溫度降低而降低，但沒(méi)有出現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象。

其二，需要更嚴(yán)謹(jǐn)證明其實(shí)驗(yàn)樣品與迪亞斯實(shí)驗(yàn)樣品一致。他們做了多套的X光衍射實(shí)驗(yàn)。審稿人提出，X光衍射的晶格常數(shù)與迪亞斯的參數(shù)稍有差別。聞海虎說(shuō)，其實(shí)這個(gè)差別很小，通常在儀器的誤差范圍之內(nèi)。不過(guò)他們還是重新進(jìn)行了多輪實(shí)驗(yàn)，并作了統(tǒng)計(jì)平均。同時(shí)，他們還測(cè)量了拉曼光譜數(shù)據(jù)，這樣可以給出分子振動(dòng)的細(xì)節(jié)信息，結(jié)果證明其樣品與迪亞斯樣品幾乎一樣。

其三，需要有對(duì)比。審稿人提出，會(huì)不會(huì)是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)裝置不夠靈敏而無(wú)法測(cè)量出可能存在的超導(dǎo)？于是聞海虎團(tuán)隊(duì)選擇一個(gè)自己團(tuán)隊(duì)工作多年的銅氧化物超導(dǎo)體（轉(zhuǎn)變溫度為112K）進(jìn)行了同樣條件的測(cè)量：如果實(shí)驗(yàn)的镥-氫-氮材料是超導(dǎo)的，那么其磁測(cè)量信號(hào)應(yīng)該是一樣強(qiáng)的。但是，與真正的超導(dǎo)體相比，镥-氫-氮材料信號(hào)要弱約100倍，而且符號(hào)是正的，完全不符合超導(dǎo)體的行為。

對(duì)比預(yù)印本論文，《自然》論文的另外一個(gè)顯而易見(jiàn)的差別是作者多了5人，這主要是因?yàn)橐a(bǔ)充一些新的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行新的合作。但正文字?jǐn)?shù)反而還少了若干，因?yàn)楸硎龈鼑?yán)謹(jǐn)清晰。

聞海虎說(shuō)，“我們的數(shù)據(jù)非常的豐富和全面，而且漂亮，可以用一個(gè)美字來(lái)形容。”

同臺(tái)較量

這樣的論文發(fā)表也是一次高手對(duì)決。《自然》發(fā)表的爭(zhēng)議研究，自然還是由《自然》來(lái)作為對(duì)決平臺(tái)。

事實(shí)上，近兩個(gè)月來(lái)，除了《中國(guó)科學(xué)報(bào)》之前報(bào)道過(guò)的中科院物理研究所研究員靳常青團(tuán)隊(duì)和程金光團(tuán)隊(duì)分別于3月9日和3月12日發(fā)表的預(yù)印本研究外，曲阜師大和東南大學(xué)聯(lián)合的研究，以及中科院物理研究所研究員孫力玲團(tuán)隊(duì)也都發(fā)表了對(duì)于镥氫化物的研究，一定意義上也否定了迪亞斯的結(jié)論。

據(jù)聞海虎介紹，《自然》雜志將其稿件也給迪亞斯看過(guò)后，后者給出的反饋是，兩者樣品不完全一致。然而，在實(shí)際的凝聚態(tài)物理實(shí)驗(yàn)中，很難說(shuō)能夠制造出絕對(duì)完全一樣的樣品。

聞海虎說(shuō)，希望他們團(tuán)隊(duì)的工作可以起到去偽存真的作用，這也是科學(xué)進(jìn)步的必要過(guò)程，尤其是對(duì)非常重要的結(jié)論更需要其他獨(dú)立小組的驗(yàn)證。他希望這些工作能夠讓室溫超導(dǎo)研究的氛圍熱烈起來(lái)，這對(duì)于金屬氫超導(dǎo)材料的研究是有推動(dòng)的。

他認(rèn)為，從物理邏輯上，室溫超導(dǎo)不一定不能實(shí)現(xiàn)。從這個(gè)意義上講，世界上頂尖科學(xué)家的同臺(tái)競(jìng)技會(huì)促進(jìn)這方面工作的快速推進(jìn)。

（作者：孫滔）