Ανακάλυψη ή αποτυχία; Ο ισχυρισμός της υπεραγωγιμότητας σε θερμοκρασία δωματίου προκαλεί φωτιά
Ένα αποτέλεσμα πέρυσι που χαιρετίστηκε ως μια σημαντική ανακάλυψη στη φυσική προκάλεσε επίσης σκεπτικισμό που τώρα έχει κλιμακωθεί σε οργισμένες κατηγορίες. Οι ερευνητές είπαν ότι έφτιαξαν τον πρώτο υπεραγωγό που λειτουργεί σε θερμοκρασία δωματίου, ένας στόχος που επιζητήθηκε από καιρό. Αλλά ο Jorge Hirsch, ένας φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια (UC), στο Σαν Ντιέγκο, επιτέθηκε σε ορισμένα από τα στοιχεία, ιδιαίτερα σε ένα σύνολο μαγνητικών μετρήσεων. Λέει ότι τα αιτήματά του για να δει τα υποκείμενα δεδομένα έχουν απορριφθεί από τους συγγραφείς για σχεδόν ένα χρόνο. Και, τον περασμένο μήνα, σε ένα έγγραφο με κριτές από ομοτίμους, κατηγόρησε ότι τα αποτελέσματα είναι «πιθανώς απάτη».
Ο Ranga Dias, ένας εφαρμοσμένος φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Rochester, ο οποίος με τους συναδέλφους του έκανε τον ισχυρισμό υπεραγωγιμότητας θερμοκρασίας δωματίου, απορρίπτει τους ισχυρισμούς του Hirsch. Ισχυρίζεται ότι ο Hirsch δεν είναι ειδικός στη φυσική υψηλής πίεσης και ότι έχει ιστορικό να ισχυρίζεται ότι η βραβευμένη με Νόμπελ «θεωρία BCS» στην οποία βασίζεται η υπεραγωγιμότητα είναι εσφαλμένη. Ο Ντίας λέει ότι ο Hirsch αδιάκοπα ασβοί τους ερευνητές υπεραγωγιμότητας. «Ο Χιρς είναι τρολ», λέει ο Ντίας. "Δεν πρόκειται να τροφοδοτήσουμε αυτό το τρολ" παρέχοντας τα δεδομένα.
Η υπεραγωγιμότητα παρατηρείται συνήθως μόνο σε θερμοκρασίες πολύ κάτω από 200 K, ή –73°C. Ωστόσο, αρκετές ερευνητικές ομάδες που εργάζονται με πλούσιες σε υδρογόνο ενώσεις που ονομάζονται υδρίδια ισχυρίστηκαν ότι έγιναν υπεραγωγοί μεταξύ 200 K και 250 K όταν συμπιέζονταν σε έντονες πιέσεις. Ο Ντίας και η ομάδα του προχώρησαν παραπέρα. Ανέφεραν ότι προσθέτοντας λίγο άνθρακα σε πρόδρομες ουσίες που κάνουν το H3 S, ένας γνωστός υπεραγωγός υδριδίου, κατάφεραν να δημιουργήσουν ένα υλικό υδριδίου του θείου του άνθρακα (CSH) που ώθησε τη θερμοκρασία του υπεραγώγιμου στους 287 Κ (σχεδόν 15°C), τη θερμοκρασία ενός δροσερού δωματίου. Το αποτέλεσμα δημοσιεύτηκε στο τεύχος 14 Οκτωβρίου 2020 του Nature , απέκτησε παγκόσμια αναγνώριση.
Μερικοί επιστήμονες προσπάθησαν να επαναλάβουν ή να επεκτείνουν το εύρημα, χωρίς μεγάλη επιτυχία. Και ο Hirsch και άλλοι εξέφρασαν ανησυχίες. Όπως και άλλοι υπεραγωγοί, το CSH παρουσίασε μια χαρακτηριστική πτώση στην ηλεκτρική αντίσταση καθώς έπεφτε κάτω από την «κρίσιμη θερμοκρασία» (Tc ) και έγινε υπεραγωγός. Ωστόσο, για να επιβεβαιώσουν ότι ένα υλικό υπεραγώγει, οι φυσικοί αναζητούν επίσης έναν δεύτερο ενδεικτικό δείκτη, γνωστό ως φαινόμενο Meissner, στον οποίο το υλικό διώχνει μαγνητικά πεδία κάτω από το Tc .
Η μέτρηση του φαινομένου Meissner δεν ήταν δυνατή στα υδρίδια επειδή σχηματίζονται σε ελάχιστες ποσότητες μέσα σε μια συσκευή υψηλής πίεσης που ονομάζεται κυψέλη άκμονα διαμαντιού (DAC), η οποία συνήθως είναι κατασκευασμένη από μαγνητικά υλικά. Έτσι, οι ερευνητές υδριδίου έχουν αξιολογήσει μια ιδιότητα γνωστή ως ευαισθησία AC, ένα μέτρο του πόσο μαγνητίζεται ένα υλικό σε ένα εφαρμοσμένο μαγνητικό πεδίο. Στη Φύση του Ντίας χαρτί, η ευαισθησία AC του CSH μειώθηκε απότομα στο Tc , σύμφωνα με την ερμηνεία ότι το υλικό απωθούσε μαγνητικά πεδία.
Αλλά τα δεδομένα δείχνουν επίσης ότι καθώς το υλικό ψύχεται κάτω από το Tc , η ευαισθησία AC αυξάνεται ξανά. Αυτή είναι μια συμπεριφορά που δεν παρατηρείται συνήθως σε υπεραγωγούς, υποστηρίζει ο Hirsch, αν και άλλοι λένε ότι η συμπεριφορά έχει παρατηρηθεί σε άλλους υπεραγωγούς υπό υψηλή πίεση.
Ο Hirsch ισχυρίζεται επίσης ότι ορισμένα από τα δεδομένα ευαισθησίας AC για το CSH μοιάζουν ύποπτα με άλλα δεδομένα που αμφισβητούνται τώρα, από μια Επιστολές φυσικής ανασκόπησης του 2009 χαρτί για την υπεραγωγιμότητα στο ευρώπιο υπό υψηλή πίεση. Ένας από τους συγγραφείς αυτής της μελέτης, ο James Hamlin, ένας φυσικός τώρα στο Πανεπιστήμιο της Φλόριντα, ο οποίος συμμετείχε στη μελέτη europium ως μεταπτυχιακός φοιτητής, πρόσφατα προσδιόρισε, λέει, ότι «υπάρχουν αλλαγές στα δεδομένα». Ο ανώτερος συγγραφέας της μελέτης, James Schilling, επίτιμος φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον στο Σεντ Λούις, λέει ότι συμμερίζεται αυτήν την ανησυχία. Τώρα, ορισμένοι από τους συγγραφείς επαναλαμβάνουν τις μετρήσεις και αν δεν αντέξουν, η ομάδα θα ανακαλέσει το χαρτί, λέει ο Hamlin.
Ο πρώτος συγγραφέας της εργασίας του europium, ο Mathew Debessai, τώρα με την Intel Corporation, ήταν υπεύθυνος για τις μετρήσεις ευαισθησίας AC και επίσης πραγματοποίησε αυτές τις μετρήσεις για την εργασία CSH του Dias. Και ένα ίχνος δεδομένων από το χαρτί της CSH μοιάζει «εξαιρετικά παρόμοιο» με ένα από το χαρτί europium, υποστηρίζει ο Hirsch. Ο Schilling συμφωνεί ότι μέρη των ιχνών μοιάζουν, αλλά δεν μπορεί να πει γιατί. Ο Ντεμπεσάι αρνήθηκε να απαντήσει στις ερωτήσεις σχετικά με τα δεδομένα, αλλά μέσω email έγραψε ότι θα δημοσιεύσει μια επίσημη απάντηση στον διακομιστή προεκτύπωσης arXiv.
Τον Οκτώβριο και τον Νοέμβριο του 2020, ο Hirsch έστειλε με email αιτήματα της Dias για ακατέργαστα δεδομένα. Ο Ντίας απάντησε ότι δεν θα παρείχε τα δεδομένα για λόγους, συμπεριλαμβανομένου του ότι η ομάδα του εργαζόταν για να κατοχυρώσει το έργο και ο δικηγόρος του συμβούλεψε να μην δημοσιοποιηθούν τα δεδομένα. Μέχρι τότε, ο Hirsch είχε εκφράσει ανησυχίες σχετικά με τα δεδομένα CSH σε μια προεκτύπωση, η οποία δημοσιεύτηκε στο Nature τον Αύγουστο. Στο email του προς τον Hirsch, ο Ντίας έγραψε:«Δεδομένου ότι έχετε ένα ενεργό σχόλιο για τη δουλειά μας, θεωρούμε ότι ένα τέτοιο αίτημα δεν θα ήταν εύλογο.»
Απογοητευμένος, ο Hirsch ζήτησε τα δεδομένα από το Nature και το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών (NSF), το οποίο χρηματοδότησε το έργο. Στις 30 Αυγούστου, Φύση προσάρτησε ένα σημείωμα του συντάκτη στην εφημερίδα του Ντίας λέγοντας:«Οι συντάκτες του Nature έχουν ειδοποιηθεί για αδήλωτους περιορισμούς πρόσβασης που σχετίζονται με τα δεδομένα πίσω από αυτό το έγγραφο. Συνεργαζόμαστε με τους συγγραφείς για να διορθώσουμε τη δήλωση διαθεσιμότητας δεδομένων." Το NSF και το Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ λένε και τα δύο στο Science δεν μπορούν να σχολιάσουν πιθανά θέματα έρευνας.
Στη συνέχεια, τον περασμένο μήνα στο Physica C :Superconductivity and its Applications , ο Hirsch έγραψε ότι το ανώμαλο αποτέλεσμα ευαισθησίας στο AC του Ντίας, σε συνδυασμό με φαινομενικές ανωμαλίες στα δεδομένα του ευρώπιου και τους αγώνες του να πάρει τα δεδομένα για το CSH, τροφοδότησε τις αμφιβολίες του. "Προτείνω ότι μια πιθανή εξήγηση είναι ότι [το εύρημα CSH] είναι αποτέλεσμα χειραγώγησης και αλλοίωσης δεδομένων όπως περιγράφηκε ... για το [europium]", έγραψε ο Hirsch.
Ο Alexander Goncharov, ένας φυσικός στο Carnegie Institution for Science, δεν θα πάει τόσο μακριά, αλλά πιστεύει ότι οι ανησυχίες του Hirsch σχετικά με τις μετρήσεις ευαισθησίας AC είναι δίκαιες. «Τείνω να πιστεύω ότι υπάρχει πρόβλημα με το χαρτί [CSH]», λέει ο Goncharov, ο οποίος προσπάθησε επανειλημμένα να συνθέσει CSH χρησιμοποιώντας τη συνταγή του Dias και απέτυχε.
Δεδομένων των ερωτήσεων, αρκετοί επιστήμονες λένε ότι ο Ντίας πρέπει να δημοσιοποιήσει τα δεδομένα του. «Είμαι δυσαρεστημένος που ο Ντίας υποτίθεται ότι δεν συνεργάζεται με ερευνητές που αμφισβητούν τα δεδομένα του», λέει ο Μάρβιν Κοέν, θεωρητικός φυσικός στο UC Berkeley. Ο Σίλινγκ είναι ωμά:«Είπα στον Ντίας να δώσει στον Χιρς τα ακατέργαστα δεδομένα, για όνομα του παραδείσου».
Ο Ντίας και άλλοι λένε ότι δεν εμπιστεύονται τον Hirsch να αξιολογήσει δίκαια τα δεδομένα. «Δυστυχώς, μερικές φορές δεν είναι αντικειμενικός», λέει ο Vasily Minkov, χημικός στο Ινστιτούτο Χημείας Max Planck που συνθέτει υπεραγωγούς υδριδίου και λέει ότι ο Hirsch έχει διαλέξει δεδομένα από τα πειράματα Max Planck για τις κριτικές του. Ο Hirsch αποκαλεί τέτοιες κριτικές «εντελώς αβάσιμες». Ο Hirsch αντιτείνει ότι η πεποίθησή του ότι η θεωρία BCS είναι εσφαλμένη «δεν σημαίνει ότι είμαι «προκατειλημμένος» ή όχι «αμερόληπτος». Σημαίνει ότι έχω κίνητρο να εξετάσω προσεκτικά τα πειραματικά στοιχεία και να τα κρίνω βάσει της αξίας τους, σε αντίθεση με το να τα υποθέσω είναι πιθανό να έχει δίκιο επειδή η θεωρία BCS προβλέπει ότι είναι σωστό, όπως κάνουν όλοι οι άλλοι.»
Αρκετά νέα αποτελέσματα έχουν απλώς βαθύνει το μυστήριο. Σε μια προέκδοση που δημοσιεύτηκε στις 30 Σεπτεμβρίου στο arXiv, η ομάδα του Goncharov αναφέρει ότι συνθέτει CSH υπό υψηλή πίεση - χρησιμοποιώντας μια συνταγή διαφορετική από αυτή του Dias - και παρατηρεί μια κρυσταλλική δομή παρόμοια με αυτή που ανέφερε ο Dias. Ο Ντίας βλέπει το αποτέλεσμα ως δικαίωση, λέγοντας ότι το υλικό του Γκοντσάροφ έχει την «ακριβή δομή» που ανέφερε η ομάδα του. Αλλά ο Γκοντσάροφ είναι πιο προσεκτικός. Η ομάδα του δεν εξέτασε εάν το δείγμα CSH του ήταν υπεραγώγιμο. Αλλά σε αδημοσίευτο έργο, ο Minkov λέει ότι αυτός και οι συνάδελφοί του συνέθεσαν την ίδια δομή CSH με αυτή του Dias και βρήκαν ότι δεν υπεραγωγεί πάνω από το Tc του H3 Ο S. Minkov λέει H3 Ο S μπορεί να είναι υπεύθυνος για την υπεραγωγιμότητα στο δείγμα CSH του. "Δεν μπορούσαμε να δούμε καμία επίδραση του άνθρακα", λέει.
Ο Hirsch, εν τω μεταξύ, εξαπολύει μια ευρύτερη επίθεση:στους ισχυρισμούς για υπεραγωγιμότητα σε οποιοδήποτε υδρίδιο. Σε μια προέκδοση που δημοσιεύτηκε στις 4 Οκτωβρίου στην Πλατεία Έρευνας, ο Minkov και μια ομάδα με επικεφαλής τον Mikhail Eremets, φυσικό επίσης στο Max Planck, ανέφεραν ότι ανακατασκευάζουν κύτταρα άκμονα διαμαντιού χωρίς μαγνητικά υλικά και δοκιμάζουν μεγάλα δείγματα δύο υδριδίων, H3 S και LaH10 . Το αποτέλεσμα:η πρώτη απόδειξη του φαινομένου Meissner στα υδρίδια, τα οποία η ομάδα αποκαλεί «αδιαμφισβήτητη απόδειξη» ότι η υπεραγωγιμότητα στα υδρίδια είναι πραγματική. Ο Hirsch διαφωνεί, αποκαλώντας την ανάλυση "βαθιά εσφαλμένη" σε μια προτύπωση που δημοσίευσε ο ίδιος και ένας συνάδελφός του στις 14 Οκτωβρίου στον διακομιστή arXiv.
Μόνο ένα πράγμα φαίνεται βέβαιο ότι θα προκύψει από τη διαμάχη σχετικά με την υπεραγωγιμότητα σε θερμοκρασία δωματίου:περισσότερη θερμότητα.
