来自韩国的物理学家团队,近日在预印本网站arXiv上传了两篇论文,宣称发现了首个室温常压下的超导体。
论文声称:在常压条件下,一种改性的铅磷灰石(文中称为LK-99)能够在127℃以下表现为超导体。
论文一经公布,便在网络上引发了热烈讨论。
arXiv上的论文截图图片来源:参考资料[1]
看到这条新闻的你,一定会产生这样的疑问:怎么又是室温超导?怎么又吵翻天了?以及,为什么有种似曾相识的感觉?
太长不看版
超导是材料在一定温度下电阻变为0的物理现象;
超导体的应用有望为科技带来巨大变革,但苦于超导转变温度过低,应用受限;
室温条件下的超导体是超导研究人员的终极梦想;
此次引爆舆论的韩国论文尚未通过同行评议,对于论文宣称的结果需保持谨慎,还需进一步实验验证。
超导是什么?
物理上,超导(superconductivity)是材料在低于一定温度时电阻变为0的现象,转变后的材料称为超导体(superconductor)。
中学课本里提到过,在一个电路中,导线里的电荷在电压驱动下会像跑步运动员一样运动,从而形成电流,但经过导体的电阻会阻碍它们的运动。
如果电路由超导体组成,电荷就能在电路中自由自在地奔跑,电流会一直流动下去。在一个超导铅制成的环路中,可以连续几个月都观测不到电流有减弱的迹象。
超导现象由昂内斯在1911年发现 图片来源:诺贝尔奖官网
除了电阻为0以外,超导体还有另一个奇特的性质,称为完全抗磁性。材料转变成超导体后,就好像武僧使出了金钟罩,体内的磁场会“排斥”掉几乎所有的磁通量,磁力线无法穿透超导体。
这个现象也被称为迈斯纳效应。
根据超导体的完全抗磁性,可以做个有趣的实验:在超导体的正下方放置一个磁体,磁体在周围产生磁场,而超导体的内部不允许磁场存在,从而产生相反磁场,与磁体互相排斥。
如果排斥力和超导体的重力相平衡,就能让超导体悬浮在半空中,仿佛科幻小说中的场景。
后来物理学家总结,要看一个材料是不是超导体,就看它是否同时具有零电阻现象和完全抗磁性的特性,两者缺一不可。