Страшный суд для одного ученого и комнатной сверхпроводимости

N+1Наука

Сверхнедоверие

Страшный суд для одного ученого и комнатной сверхпроводимости

Артем Моськин

7 ноября из Nature отозвали уже вторую статью американского физика Ранги Диаса — спустя всего девять месяцев после публикации. В этот раз инициаторами выступили соавторы ученого, которые посчитали, что статья о сверхпроводящем при комнатной температуре гидриде лютеция «неточно отражает происхождение исследуемых материалов, проведенные экспериментальные измерения и примененные протоколы обработки данных». Масса вопросов к работе было и у научного сообщества: после выхода статьи появились десятки препринтов, некоторые из которых позже были опубликованы и в рецензируемых журналах. Материаловеды и физики не могли воспроизвести результаты Диаса. Редакторы Nature, осознав свою ошибку, инициировали независимое внутреннее расследование, которое тоже подтвердило сомнения критиков. Почему редакция журнала второй раз наступила на те же грабли и что теперь ждет Рангу Диаса?

Эпизод 1. Пробуждение

В исследовании сверхпроводимости — способности вещества проводить электрический ток без сопротивления — было несколько важных прорывов. Первый — собственно открытие явления Хейке Камерлинг-Оннесом в 1911 году. Он обнаружил, что ртуть может сверхпроводить при крайне низких гелиевых температурах — 4,2 кельвина (это на 4,2 градуса выше абсолютного нуля и на 269 градусов ниже нуля по Цельсию). После этого сверхпроводимость нашли в других простых веществах и сплавах — многие из них до сих пор используют в сверхпроводящих магнитах.

Второй прорыв — открытие высокотемпературной сверхпроводимости в 1986 году. Мюллер и Беднорц выяснили, что смешанный купрат лантана и бария переходит в сверхпроводящее состояние при 36 кельвинах — это на целых 11 градусов выше, чем у всех его предшественников. Буквально через год нашли материал, у которого сопротивление падает до нуля при 93 кельвинах. То есть эксперименты с такими материалами можно было проводить с помощью сравнительно дешевого жидкого азота вместо дорогого в получении и обслуживании жидкого гелия. На сегодняшний день рекордсмен по температуре перехода при нормальном давлении — фтор-замещенный купрат ртути, таллия, бария и кальция: этот материал переходит в сверхпроводящее состояние при 136 кельвинах — это −137 градусов Цельсия, уже довольно близко к привычным нам температурам. Рекорд поставили в 2003 году и до сих пор не побили.

Третий заметный прорыв — открытие сверхпроводящих гидридов. Сверхпроводимость в них возникает по другим механизмам, она возможна при более высоких температурах, но требует колоссальных давлений, на много порядков превышающих атмосферное (подробнее о механизмах сверхпроводимости читайте в материале «Ниже критической температуры»). В 2014 году немецкие физики под руководством Михаила Еремца обнаружили, что сероводород под давлением находится в виде H3S и переходит в сверхпроводящее состояние уже при −70 градусах по Цельсию — это почти на 70 градусов выше, чем у рекордного купрата. Проблема в том, что такое состояние возможно только при статическом сжатии образца давлением больше 1,5 миллиона атмосфер. Таких давлений можно достичь с помощью алмазных наковален, в которых образец помещают между двумя алмазами и сжимают в металлической гаскете. В 2019 сверхпроводимость нашли еще ближе к комнатной температуре: гидрид лантана LaH10 при двух миллионах атмосфер начинал сверхпроводить при всего −23 градусах по Цельсию.

90c6b7b7abf5987b7ddcc67de06a3c23.jpg
Алмазная наковальни для создания гигантских давлений в образце. Isabel Gonzalo-Juan et al. / Chem Texts, 2016

Если довести температуру перехода в сверхпроводящее состояние до комнатной, то можно будет, например, передавать энергию по проводам без потерь, избавить сверхпроводящие двигатели с КПД в 98 процентов от баллона с жидким азотом и сделать маглевы самым популярным видом скоростного транспорта. Поэтому каждый новый «комнатный сверхпроводник» привлекает к себе внимание. Но регулярно громкие открытия оборачиваются столь же громкими закрытиями.

Например, не получилось воспроизвести сверхпроводимость при −13 градусах по Цельсию при атмосферном давлении, которую обнаружили в гидриде палладия. Показателен и недавний пример LK-99, в котором тоже не удалось воспроизвести заявленные свойства (по словам авторов, медь-замещенный свинцовый апатит начал сверхпроводить аж при 100 градусах Цельсия и без всякого дополнительного давления). Подробнее об этой истории читайте в материале «Почти не сопротивлялся». К каждой новой работе с «рекордным» сверхпроводником ученые относятся с все большим недоверием — первый подтвержденный сверхпроводник при комнатной температуре и атмосферном давлении, вероятно, принесет автору и самые престижные премии, и баснословный доход от патентов.

Но даже при таком настороженном отношении нашлась научная группа, которой удалось опубликовать в Nature и Physical Review Letters сразу три сомнительных работы с рекордными данными. Ученые из Рочестерского университета под руководством Ранги Диаса синтезировали за короткий срок сверхпроводящие карбонизированный сероводород, гидрид иттрия и гидрид лютеция, допированный азотом, — у каждого из этих веществ была самая высокая на момент публикации температура сверхпроводящего перехода. И каждая из этих статей повлекла за собой поток опровержений и критики со стороны именитых профессоров, а две из этих работ уже отозваны.

Эпизод 2. Скрытая угроза

Первый громкий скандал произошел со статьей Диаса о карбонизированном сероводороде: смеси сероводорода, метана и водорода, которая под давлением в 2,67 миллиона атмосфер переходит в сверхпроводящее состояние. Диаса обвинили в манипуляции с данными и неправильной трактовке результатов. Одним из самых рьяных обвинителей стал автор индекса своего имени Хорхе Хирш — о том, как он обличал работу Диаса, можно почитать в материале «Под давлением».

Хирш заметил, что в своей работе Диас вычитал фон вручную, а не с помощью компенсирующей катушки, что оставляло ему пространство для дополнительных манипуляций с данными. Ученый обратил внимание на последовательные скачкообразные линии на графике зависимости магнитной восприимчивости от температуры. По предположению Хирша и его коллеги Дирка ван дер Марела, исходные данные с прибора ученые аппроксимировали кубическим сплайном, а данные магнитной восприимчивости — из-за малого количества образца получили вычитанием графиков при давлениях выше сверхпроводящего перехода и ниже. Сами исходные данные действительно авторы честно выложили, правда в формате pdf и на 100 страницах, что не облегчало работу по их анализу для сомневающихся оппонентов.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Потепление не смогло заменить диатомовые водоросли динофлагеллятами Потепление не смогло заменить диатомовые водоросли динофлагеллятами

Почему динофлагелляты они не стали преобладать над диатомовыми водорослями

N+1
2 главные причины, почему люди занимаются «прощальным сексом» 2 главные причины, почему люди занимаются «прощальным сексом»

Почему нам кажется, что «секс на прощание» может стать подходящим финалом романа

Psychologies
Чистая психология: как осанка влияет на нашу самооценку Чистая психология: как осанка влияет на нашу самооценку

Как прямая спина и расправленные плечи влияют на психическое состояние?

ТехИнсайдер
4 фразы, которые гарантированно разрушат отношения 4 фразы, которые гарантированно разрушат отношения

Фразы, которые подтачивают доверие друг к другу и постепенно разрушают союз

Psychologies
Летают ли авиалайнеры над Северным полюсом: да, и это стоит сделать хотя бы раз в жизни Летают ли авиалайнеры над Северным полюсом: да, и это стоит сделать хотя бы раз в жизни

Почему летать через Северный полюс до сих пор рискованно

ТехИнсайдер
Как работает мозг, и как поддерживать его здоровье Как работает мозг, и как поддерживать его здоровье

Как привычки и образ жизни влияют на мозг?

ТехИнсайдер
Как Владимир Лебедев стал основателем советской школы детской иллюстрации Как Владимир Лебедев стал основателем советской школы детской иллюстрации

Отрывок из книги-исследования жизни и творчества Владимира Лебедева

Forbes
Проверка связи: почему так важно регулярно проходить полные медицинские обследования Проверка связи: почему так важно регулярно проходить полные медицинские обследования

Как остановить время с помощью простых — и не очень — обследований

Forbes
Критикан высокой кухни Критикан высокой кухни

«Ничего»: гурманский кулинарный сериал

Weekend
Осознанные сновидения: за и против Осознанные сновидения: за и против

Чего только не обещают нам адепты осознанных сновидений. Что это за явление?

Psychologies
Какой кофе бывает и как его выбрать: советы экспертов Какой кофе бывает и как его выбрать: советы экспертов

Как выбрать кофе домой?

РБК
Глупые истории с татуировками: рассказываем, как не надо Глупые истории с татуировками: рассказываем, как не надо

Поучительные истории про татуировки

Maxim
Монстры, гедонисты и бесконечно красивые моллюски: готико-романтический взгляд британских исследователей Монстры, гедонисты и бесконечно красивые моллюски: готико-романтический взгляд британских исследователей

Идейный фон и повседневность ученых прошлого

Знание – сила
Александр Ефимович Теплоухов: личность, семья, работа Александр Ефимович Теплоухов: личность, семья, работа

Александр Теплоухов — крупнейший русский лесовод, археолог, историк, этнограф

Знание – сила
5 сигналов о том, что общение с родственниками нужно прекратить 5 сигналов о том, что общение с родственниками нужно прекратить

В какой момент лучше взять таймаут с любимой бабушкой или тетей

Psychologies
Чем известен новый президент Аргентины Хавьер Милей и чего от него ждать Чем известен новый президент Аргентины Хавьер Милей и чего от него ждать

Чем прославился новый президент латиноамериканской страны с непростой судьбой

Forbes
Железная Голда Железная Голда

Экранизация биографии неповторимой Голды Меир

Дилетант
6 вопросов, чтобы решиться на разрыв отношений с родственником 6 вопросов, чтобы решиться на разрыв отношений с родственником

Несколько подсказок тем, кто хочет прекратить отношения с близким

Psychologies
Между бегством и свободой Между бегством и свободой

Как Саша Соколов соединил многие противоположности — и отменил их

Weekend
Аграрии заполняют ниши Аграрии заполняют ниши

Посевы не самых традиционных культур вновь увеличиваются

Агроинвестор
Премия, или Поражение победителей, испытавших триумф Премия, или Поражение победителей, испытавших триумф

Как успех ученого может обернуться его же трагедией

Знание – сила
Что и как ломают снегоходчики? Что и как ломают снегоходчики?

Какие травмоопасные ситуации поджидают новичков при езде на снегоходе?

4x4 Club
Покровитель и опекун: как Алексей Боголюбов помогал художникам и дружил с императором Покровитель и опекун: как Алексей Боголюбов помогал художникам и дружил с императором

Алексей Боголюбов прививал вкус императорской семье

Forbes
Смотрибельные и классные российские фильмы 90-х Смотрибельные и классные российские фильмы 90-х

Какие российские фильмы 90-х стоит посмотреть?

Maxim
Союз правых: что помогло Хавьеру Милею победить на президентских выборах Союз правых: что помогло Хавьеру Милею победить на президентских выборах

Радикальная программа президента Аргентины вряд ли будет полностью реализована

Forbes
От склада к вектору: эволюция гуманитарного знания От склада к вектору: эволюция гуманитарного знания

Руина и гегелевское «снятие»

Знание – сила
1960-е с большой буквы 1960-е с большой буквы

Как послевоенный новый мир мечтал избавиться от пафоса, но изобрел свой

Weekend
Суперкомпьютер отделившегося от «Яндекса» проекта Nebius вошел в мировой топ-500 Суперкомпьютер отделившегося от «Яндекса» проекта Nebius вошел в мировой топ-500

Компания Nebius N.V. дебютировала в мировом рейтинге суперкомпьютеров Tор500

Forbes
5 технологий, которые появятся к 2100 году 5 технологий, которые появятся к 2100 году

В 2100 году наша жизнь будет не просто переплетена с технологиями

ТехИнсайдер
Спорт без боли Спорт без боли

Почему болят мышцы после тренировки и как быстро с этим справиться

Лиза
Открыть в приложении