I 2020 publiserte Ranga Dias, en fysiker ved University of Rochester, og hans kolleger et oppsiktsvekkende resultat i Natur, omtalt på omslaget. De hevdet å ha oppdaget en romtemperatur superleder: et materiale der elektrisk strøm flyter friksjonsfritt uten behov for spesielle kjølesystemer. Selv om det bare var en flekk av karbon, svovel og hydrogen smidd under ekstremt trykk, var håpet at materialet en dag ville føre til varianter som ville muliggjøre tapsfrie strømnett og rimelige magneter for MR-maskiner, maglev-jernbaner, atomknusere og fusjon. reaktorer.
Troen på resultatet fordufter nå. På mandag Natur trakk tilbake studien, med henvisning til dataproblemer som andre forskere har tatt opp i løpet av de siste 2 årene som har undergravd tilliten til ett av to nøkkeltegn på superledning som Dias’ team hadde hevdet. “Det har vært mange spørsmål om dette resultatet en stund,” sier James Hamlin, en eksperimentell fysiker for kondensert materie ved University of Florida. Men Jorge Hirsch, en teoretisk fysiker ved University of California, San Diego (UCSD), og mangeårig kritiker av studien, sier at tilbaketrekkingen ikke går langt nok. Han mener det overskygger det han sier er bevis på vitenskapelig uredelighet. “Jeg tror dette er et reelt problem,” sier han. “Du kan ikke la det være “Å, det er en forskjell i meninger.”
Tilbaketrekkingen var uvanlig i det Natur redaktørene tok steget over innvendingen fra alle ni forfattere av avisen. “Vi står ved arbeidet vårt, og det har blitt verifisert eksperimentelt og teoretisk,” sier Dias. Ashkan Salamat, en fysiker ved University of Nevada, Las Vegas, og et annet seniormedlem i samarbeidet, påpeker at tilbaketrekkingen ikke stiller spørsmål ved fallet i elektrisk motstand – den viktigste delen av enhver påstand om superledning. Han legger til, “Vi er forvirret og skuffet over beslutningsprosessen Natur redaksjon.»
Tilbaketrekkingen kommer selv når spenningen bygger seg opp for klassen av superledende materialer kalt hydrider, som inkluderer karbonholdig svovelhydrid (CSH) utviklet av Dias sitt team. Under trykk større enn i midten av jorden, antas hydrogen å oppføre seg som et superledende metall. Å legge til andre elementer til hydrogenet – å skape en hydridstruktur – kan øke det “kjemiske trykket”, redusere behovet for eksternt trykk og gjøre superledning tilgjengelig i små laboratoriefester kalt diamantamboltceller. Som Lilia Boeri, en teoretisk fysiker ved Sapienza-universitetet i Roma, sier det: “Disse hydridene er en slags realisering av metallisk hydrogen ved litt lavere trykk.”
I 2015 rapporterte Mikhail Eremets, en eksperimentell fysiker ved Max Planck Institute for Chemistry, og kolleger det første superledende hydridet: en blanding av hydrogen og svovel som, under enorme trykk, viste et kraftig fall i elektrisk motstand ved en kritisk temperatur (Tc). ) på 203 K (–70°C). Det var ikke i nærheten av romtemperatur, men varmere enn Tc for de fleste superledende materialer. Noen teoretikere mente å legge til et tredje element i blandingen ville gi forskerne en ny variabel å leke med, slik at de kunne komme nærmere omgivelsestrykk – eller romtemperaturer. For 2020 Natur papir, tilsatte Dias og kolleger karbon, knuste blandingen i en diamantamboltcelle og varmet den opp med en laser for å lage et nytt stoff. De rapportert at tester viste et kraftig fall i motstand ved en Tc på 288 K (15°C) – omtrent romtemperatur – og et trykk på 267 gigapascal, omtrent 75 % av trykket i midten av jorden.
Men i et felt som har sett mange superledende påstander komme og gå, anses ikke et fall i motstand alene som tilstrekkelig. Gullstandarden skal gi bevis for en annen nøkkelegenskap ved superledere: deres evne til å utvise et påført magnetfelt når de krysser Tc og blir superledende. Å måle denne effekten i en diamantamboltcelle er upraktisk, så eksperimentelle som arbeider med hydrider måler ofte en beslektet mengde kalt “magnetisk følsomhet.” Selv da må de kjempe med bittesmå ledninger og prøver, enorme trykk og et magnetisk bakgrunnssignal fra metalliske pakninger og andre eksperimentelle komponenter. “Det er som om du prøver å se en stjerne når solen er ute,” sier Hamlin.
Studiens magnetiske følsomhetsdata var det som førte til tilbaketrekkingen. Teammedlemmene rapporterte at et følsomhetssignal dukket opp etter at de hadde trukket fra et bakgrunnssignal, men de inkluderte ikke rådata. Utelatelsen frustrerte kritikere, som også klaget over at teamet stolte på en “brukerdefinert” bakgrunn – en antatt bakgrunn i stedet for en målt. Men Salamat sier at det er vanlig i høytrykksfysikk å stole på en brukerdefinert bakgrunn fordi bakgrunnen er så vanskelig å måle eksperimentelt.
Som svar på noen av kritikkene, Dias og Salamat i 2021 postet et papir til arXiv physics preprint server. Den inneholdt rå følsomhetsdata og påstod å forklare hvordan bakgrunnen ble trukket fra. “Det reiste flere spørsmål enn det svarte,” sier Brad Ramshaw, en kvantematerialfysiker ved Cornell University. “Prosessen med å gå fra rådata til publiserte data var utrolig ugjennomsiktig.”
Hirsch, en ildsjel som har kritisert andre påstander om hydrid-superledningsevne, har kommet med sterkere anklager. Han sier at noen av de publiserte dataene presentert av Dias og Salamat kan representeres av en jevn polynomkurve – umulig for støyende laboratoriemålinger. “Jeg tror de ble fabrikkert,” sier Hirsch. Han bemerket også mistenkelige likheter med data i en 2009 Fysiske gjennomgangsbrev papir om superledning i europium under høyt trykk. Den studien, som delte en forfatter med Natur papir, ble trukket tilbake i fjor på grunn av unøyaktige magnetiske følsomhetsdata.
I forhåndstrykk fortsatte Hirsch å hamre på Dias-studien – så kraftig at han i februar ble midlertidig utestengt fra å legge ut innlegg på arXiv. Han klaget også til University of Rochester, som i to henvendelser ikke fant bevis for vitenskapelig uredelighet. Denne måneden, Hirsch og en annen kritiker, Dirk van der Marel, en kondensert materie-fysiker ved Universitetet i Genève, publiserte sin konklusjon at følsomhetsdataene i Dias-studien er «patologiske». Van der Marel er oppmuntret av Natur tilbaketrekking. “Det er godt å vite at du ikke er alene om å tro at noe er alvorlig galt,” sier han.
Dias sier at teamet planlegger å sende inn papiret på nytt Natur uten bakgrunnssubtraksjon; han sier at rådata alene viser endringen i magnetisk følsomhet. Salamat bemerker også at Hirsch og Van der Marel ikke er høytrykkseksperimentalister. “Vi tror at noen av handlingene deres har utviklet seg til personangrep,” sier han. “Vi kommer bare ikke til å få folk til å kaste gjørme på oss på avstand.” Dias sendte “opphør og avstå”-brev til Van der Marel og til Hirschs avdelingsleder og dekan ved UCSD.
Eremets sier at Dias-studien fortsatt kan ha rett om CSH. Men han har prøvd minst seks ganger å gjenskape resultatene og mislyktes. Selv om teamet til Dias har delt det grunnleggende om sin eksperimentelle protokoll, sier Eremets at de har vært mindre imøtekommende i detaljene, for eksempel hvilken type karbon de brukte i CSH-blandingen. Boeri er enig. “Det er mange mennesker som er mye mer forsiktige, og de deler dataene, og de deler prøvene,” sier hun.
Salamat sier at kolleger er velkomne til å komme til laboratoriene deres og observere deres metoder og protokoller. – Vi har en åpen dør-policy. Og han peker på en CSH-replikasjon publisert i juli. Kritikere stiller imidlertid spørsmål ved dens uavhengighet, fordi den ble ledet av Salamats gruppe og inkluderer mange av de samme forfatterne som Natur papir.
Dias og Salamat senker ikke farten. Duoen har stiftet et selskap, Unearthly Materials, for å forfølge kommersielle romtemperatur-superledere. På konferanser i sommer har Dias presentert påstander om superledning i nye hydridforbindelser. Selv om han nektet å kommentere disse påstandene før de er publisert, sier han: “Vi har gått videre fra 2020-arbeidet.” Salamat legger til, “Vi er på stupet av en ny æra med høytemperatursuperledning.”
Eremets er skeptisk til at Dias’ nye superledere vil stå opp til gransking. “Hvordan er dette mulig? Alt han berører blir til gull.» Men han er sikker på at vitenskapens tålmodige arbeid, underbygget av møysommelig replikering, vil sortere det virkelige løftet om hydrider fra de tvilsomme påstandene. “Vitenskapen er ikke redd for disse tingene,” sier han. “Sannheten vil før eller siden komme.”