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对1986-1987年间高温超导体发现的历史再考察 |
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时间：2009-7-24 13:44:44 来源：不详
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1986-1987年间在超导研究领域中出现的重要突破，在世界性的范围带来了科学史中罕见的激烈竞争。至今，在拉开了7年“历史距离”之后，关于这段历史，许多当事人和一些记者已发表了不少著述，但其间说法不一致之处颇多，而前几年科学史家撰写的这段历史，限于当时可得的材料，现在看来也不够详尽和全面。[2]基于现有的资料，以及笔者近来对中、日、美参与了当时工作的带头科学家所作的访谈，本文将首先回顾有关历史背景，然后对从1986年突破出现到1987年初液氮温区超导体最初发现的历史重新进行梳理，并在最后对此段竞争中出现的若干问题进行简要的讨论。
一、背景与突破的开端
几十年来，阻碍超导电性得以广泛应用的最重大的障碍之一，就是已知超导体的临界转变温度（Ｔｃ）太低。虽经众多科学家在此方向的多年努力，但自从1973年在铌三锗中发现23Ｋ的临界转变温度之后，这一纪录一直保持了13年之久。如此之低的温度，通常要用代价昂贵的液氦手段才能获得，而对液氮温区（77Ｋ以上）超导体的发现，则似乎成了一个难以实现的梦想。超导研究一度曾处于低潮。但是，1986年，转机终于出现在对氧化物超导体的研究中。
在国际商业机器公司（ＩＢＭ）苏黎世研究实验室工作的瑞士科学家缪勒（A. Müller）可以说是超导研究领域中的一位“新手”。直到1978年他去ＩＢＭ在美国的一家研究实验室作休假研究时，才接触到了超导问题，并对氧化物超导体的研究产生了兴趣。1964年，人们发现了第一个氧化物超导体，即锶钛氧化物，但Ｔｃ只有0.3Ｋ。1975年由斯莱特（A.W. Sleight）等人发现的Ｔｃ为14Ｋ的钡铅铋氧化物超导体，虽然吸引了若干科学家的注意力，但一时也未再有更惊人的进展。1983年夏，缪勒邀请并说服了在同一实验室工作的贝德诺兹（J.G. Bednorz）一起进行研究，虽然对更年轻些的贝德诺兹来说，高温超导体的探索是不易有成果因而颇具“风险”的，但他还是在完成其他主要工作之外的业余时间与缪勒一道从事这项工作。
缪勒和贝德诺兹的最初设想是，在某些具有可导致畸变的所谓Jahn-Teller效应的氧化物中进行寻找。在二年多的时间里，他们先研究了镧镍氧化物系统，但没有成功。1985年，在读到了法国科学家米歇尔（C. Michel）等人对钡镧铜氧化物所做的研究后，他们又将注意力转向了这种含铜的氧化物。[3]很快地，1986年1月，他们在自己制备的钡镧铜氧样品中，利用电阻测量观察到了30Ｋ左右的起始转变温度。[4]这是一个绝对令人兴奋但又有些难以置信的结果。但为了保险起见，经验丰富的缪勒还是坚持继续重复实验，直到4月中旬，他们才向《物理学杂志》送交了论文。该论文于4月17日为杂志收到，论文被谨慎地题为“钡镧铜氧系统中可能的高Ｔｃ超导电性”。[5]由于要进一步确认他们发现的是超导电性，除电阻测量之外，尚需测量其样品的迈斯纳效应，但当时他们手头甚至没有可用的仪器。定购的仪器到8月份才到货。[6] 贝德诺兹和缪勒迅速调试好仪器，果然进一步的磁测量支持了他们原来的结论，当报道新结果的第二篇论文寄到《欧洲物理快报》时，已是10月22日了。[7]
在超导史上，曾多次有人宣称发现了高温超导体，但最终均以结果无法为他人所重复或被证伪而告终。由此大多数科学家对大多数发现高温超导体报道总是倾向于持怀疑的态度。很自然地，与对待重大科研发现的常规作法不同，贝德诺兹和缪勒除了送交论文去发表之外，他们没有再以任何其他的方式来公布这项划时代的成果。当然，据一份文献所讲，在等待测量迈斯纳效应的仪器到达的这段时间中，他们曾有少数几次向为数不多的人介绍其工作，但听众的反应“充其量只是不冷不热”而已。[8]他们的第一篇文章直到9月份才正式发表（而他们第二篇关于磁测量的论文的问世已是1987年的事了），因此，在经过了半年之后，广大的物理学界才有可能了解其工作。
按照贝德诺兹和缪勒原来的估计，别人对他们的工作的证实和接受恐怕至少要用2－3年的时间。[9]此时，贝德诺兹和缪勒在超导物理学界并不是知名人物，其论文所发表的杂志也算不[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] 下一页 |
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