“事情严重错误”：室温超导的研究被撤回

2020 年，罗切斯特大学的物理学家 Ranga Dias 和他的同事在《自然》杂志上发表了一篇轰动一时的成果，并登上了封面。他们声称发现了一种室温超导体：一种电流无摩擦地流动而无需特殊冷却系统的材料。尽管它只是在极端压力下锻造的一小部分碳、硫和氢，但希望有一天这种材料会产生变体，为核磁共振成像机、磁悬浮铁路、原子粉碎机和聚变提供无损电网和廉价磁体反应堆。

对结果的信心现在正在蒸发。周一， 《自然》杂志 撤回了这项研究，理由是其他科学家在过去 2 年中提出的数据问题削弱了人们对迪亚斯团队声称的超导性的两个关键迹象之一的信心。佛罗里达大学的实验凝聚态物理学家詹姆斯哈姆林说：“一段时间以来，人们对这一结果存在很多疑问。” 但加州大学圣地亚哥分校 (UCSD) 的理论物理学家、长期批评这项研究的豪尔赫·赫希 (Jorge Hirsch) 表示，撤回的力度还不够。他认为这掩盖了他所说的科学不端行为的证据。“我认为这是一个真正的问题，”他说。“你不能把它当作‘哦，这是意见分歧’。”

撤回是不寻常的，因为自然编辑采取了步骤，而不是论文的所有九位作者的反对。“我们坚持我们的工作，它已经在实验和理论上得到了验证，”迪亚斯说。内华达大学拉斯维加斯分校的物理学家、该合作的另一位高级成员 Ashkan Salamat 指出，撤回并没有质疑电阻的下降——这是任何超导性声明中最重要的部分。他补充说：“我们对Nature编委会的决策感到困惑和失望。”

甚至在对称为氢化物的超导材料类别产生兴奋之际，这种材料的撤回也随之而来，其中包括迪亚斯团队开发的碳质硫氢化物 (CSH)。在大于地球中心的压力下，氢被认为表现得像一种超导金属。向氢中添加其他元素——形成氢化物结构——可以增加“化学压力”，减少对外部压力的需求，并使超导性在称为金刚石砧座的小型实验室虎钳中达到。正如罗马第一大学的理论物理学家 Lilia Boeri 所说，“这些氢化物是金属氢在稍低压力下的一种实现。”

2015 年，马克斯普朗克化学研究所的实验物理学家 Mikhail Eremets 及其同事报告了第一个超导氢化物：氢和硫的混合物，在巨大的压力下，在临界温度（Tc ) 的 203 K (–70 C)。这远不及室温，但比大多数超导材料的温度还要高。一些理论家认为，在混合物中添加第三种元素将为研究人员提供一个新的变量，使他们能够更接近环境压力或室温。对于 2020 Nature论文，Dias 及其同事添加了碳，在金刚石砧室中粉碎混合物，并用激光加热以产生新物质。他们报道测试表明，在 288 K (15 C) 的 Tc（大约是室温）和 267 吉帕的压力下，电阻急剧下降，约为地球中心压力的 75%。

但是在一个见证了许多超导主张的领域，仅仅降低电阻是不够的。黄金标准是提供超导体另一个关键属性的证据：当它们穿过 Tc 并变成超导时，它们能够排出外加磁场。在金刚石砧座中测量这种效应是不切实际的，因此研究氢化物的实验者经常测量一个相关的量，称为“磁化率”。即便如此，他们也必须应对微小的电线和样品、巨大的压力以及来自金属垫圈和其他实验组件的背景磁信号。“这就像你在太阳出来时试图看到一颗星星，”哈姆林说。

该研究的磁化率数据是导致撤回的原因。团队成员报告说，在他们减去背景信号后出现了易感性信号，但他们没有包括原始数据。这一遗漏让批评者感到沮丧，他们还抱怨团队依赖于“用户定义”的背景——假设的背景而不是衡量的背景。但 Salamat 说，在高压物理中，依赖用户定义的背景是很常见的，因为背景很难通过实验测量。

针对部分批评，Dias 和 Salamat 在 2021 年将论文发布到 arXiv 物理预印本服务器。它包含原始敏感性数据，旨在解释如何减去背景。“它提出的问题比它回答的要多，”康奈尔大学的量子材料物理学家布拉德拉姆肖说。“从原始数据到发布数据的过程非常不透明。”

批评其他氢化物超导性主张的煽动者赫希提出了更有力的指控。他说，迪亚斯和萨拉马特提出的一些已发表数据可以用平滑的多项式曲线表示——这对于嘈杂的实验室测量是不可能的。“我认为它们是捏造的，”赫希说。他还指出，与 2009 年《物理评论快报》关于高压下铕超导性的论文中的数据存在可疑的相似性。该研究与Nature论文共有一位作者，但由于磁化率数据不准确而于去年被撤回。

在预印本中，Hirsch 一直在抨击 Dias 的研究——如此有力，以至于在 2 月，他被暂时禁止在 arXiv 上发帖。他还向罗切斯特大学投诉，该大学在两次调查中没有发现任何科学不端行为的证据。本月，赫希和另一位评论家、日内瓦大学凝聚态物理学家 Dirk van der Marel发表了他们的结论，即迪亚斯研究中的易感性数据是“病态的”。Van der Marel 对Nature的撤退感到鼓舞。“很高兴知道你并不是唯一一个相信某些事情是严重错误的人，”他说。

迪亚斯说，该团队计划在不减去任何背景的情况下将论文重新提交给《自然》 ；他说，仅原始数据就显示了磁化率的变化。Salamat 还指出，Hirsch 和 Van der Marel 不是高压实验家。“我们认为他们的一些行为已经转向人身攻击，”他说。“我们只是不会让人们从远处向我们扔泥巴。” Dias 向 Van der Marel 以及 Hirsch 的系主任和加州大学圣地亚哥分校的院长发送了“停止和终止”信函。

Eremets 说，关于 CSH，Dias 的研究可能仍然是正确的。但他至少尝试了六次来复制结果，但都失败了。尽管 Dias 的团队已经分享了其实验方案的基础知识，但 Eremets 表示，他们在细节上没有那么坦率，例如他们在 CSH 混合物中使用的碳类型。博埃里同意。“有很多人更加小心，他们分享数据，分享样本，”她说。

Salamat 说，欢迎同事们来到他们的实验室并观察他们的方法和协议。“我们有一个开放的政策。” 他指出了 7 月发布的CSH 复制品。然而，批评者质疑它的独立性，因为它是由 Salamat 的小组领导的，并且包括许多与Nature论文相同的作者。

迪亚斯和萨拉马特并没有放慢脚步。两人共同创立了一家名为 Unearthly Materials 的公司，以研发商用室温超导体。在今年夏天的会议上，迪亚斯提出了新氢化物化合物的超导性声明。尽管在这些说法发表之前他拒绝对这些说法发表评论，但他说，“我们已经从 2020 年的工作开始。” Salamat 补充说：“我们正处于高温超导新时代的边缘。”

Eremets 怀疑迪亚斯的新型超导体能否经得起审查。“这怎么可能？他接触到的一切都会变成金子。” 但他相信，以艰苦的复制为基础的耐心的科学工作将从可疑的说法中找出氢化物的真正前景。“科学并不害怕这些东西，”他说。“真相迟早会到来。”