前⼏天，韩国⼀个研究组发表了⼀篇论⽂，宣称实现了临界温度超过400K（约127℃）常压室温超导。这个消息过于炸裂，是真是假⼀时间众说纷纭。其他研究组的实验已经在路上，很快重复实验就将揭晓谜底。
超导领域最近的新闻是真不少，先有美国迪亚斯在三⽉份搞了个⼤新闻，后有韩国科学家直接合成出400K超导材料。中间还有我国科学家实现液氮温区超导。没办法，谁叫超导是物理顶流呢？（摊⼿.jpg）如此乱花迷眼的超导新闻，普通⼈却只能对着论⽂⾥的图表发愣。看着热搜⾥⼤v分析得头头是道，动辄收获成千上万个赞同，我们只能喊声“太酷辣！”这样吃⽠实在太不优雅了！
今天，⼩编就作为超导实验的“⾏内⼈”，跟⼤家聊聊如何发现超导论⽂⾥的⼩细节，不学量⼦⼒学，也能像内⾏⼀样，优雅吃下这个室温超导的⽠。（⽂末有吃⽠技巧总结，可以速通正⽂）
超导论⽂⾥会写啥？超导究竟是什么？这个问题许多科普⽂章已经回答过了：它是物质的⼀种特殊状态；它有两个最主要的指标，分别是临界温度和临界磁场。超导体电阻为零，可以⽆损耗地输电；它有完全抗磁性，液氮超导磁悬浮就是很直观的表现；它可以很⽅便地按照电磁感应定律产⽣强⼤的磁场，⽤来做医院⾥的核磁共振……
但是，科普⽂章之外，科研⼈员究竟在研究些啥？他们写出来的论⽂⼜会体现哪些成果呢？尽管超导已经是物理学⼀个很细的分⽀了，但它还能分成更细的研究⽅向：超导材料与物理性质、超导机理、超导奇奇怪怪的实验、超导应⽤……能上头条新闻的主要是发现新的超导材料并测定简单物理性质，主要是为了告诉⼤家“我合成⼀个新的材料，它超导，测到的临界温度和临界磁场分别是X和Y”。
超导体可以测量的物理性质有很多，其中最不可或缺的就是电阻率随温度的变化和磁化率随温度的变化，对应着超导的两个基本性质零电阻性和完全抗磁性。电阻我们在中学就已经学过。当超导材料从临界温度Tc以上降温时，电阻（或者说电阻率）会在Tc突然降低并很快变成零。
⼀个典型的超导转变处电阻突变 [2]磁化率反映的是材料对外界磁场的响应，是⼀个⽆量纲量。当外加⼀个磁场H（单位是Oe（1 Oe=10-4T）），材料就会显示出⼀个磁矩M（单位emu）。磁化率χ=M/H。超导材料表征⼀般⽤体积磁化率χ=M/(H·V)，如果体积不好测量也会⽤质量磁化率χ=M/(H·m)，其中体积单位是⽴⽅厘⽶，质量单位是克。
由于完全抗磁性的存在，超导样品磁化率随温度的变化与施加外场的时机关系很⼤。因此测试的时候⼀般会测两条曲线，⼀条叫场冷曲线（field cooling, FC），另⼀条叫零场冷曲线（zero field cooling, ZFC）。⾼亮的颜⾊就对应着下⾯图⾥相应曲线的颜⾊。在临界温度Tc以上，ZFC和FC曲线基本重合；在Tc处，从⾼温到低温ZFC曲线会有⼀个明显的下掉，⽽FC曲线基本是平的。
因此Tc以下两条曲线会有分叉。对于纯的超导样品，这个差值Δ χ=-1/4π，如果有杂质，这个差值会变⼩，⽤实际差值与理论差值简单做个除法就可以算出超导的体积或质量分数。
⼀个典型的超导转变处磁化率分叉 [2]除此之外，⼀般的超导材料测试还会包括⽐热，就是初中物理那个“⽔的⽐热容为4.18J/(g·K)”的⽐热容。仅有的⼀点区别是将质量⽐热改成了摩尔⽐热，单位成了J/(mol·K)。测量⽐热是因为材料从正常态降温进⼊超导态会有⼀个相变，反映在⽐热上就是Tc处的⽐热跃变。具体来说，⽐热随着温度降低⽽下降，在Tc处会向上跳⼀下，然后继续下降。
⼀个典型的超导转变处⽐热跃变 [2]所以，⼀般来说，发现新超导材料的论⽂会⻓这样：开头介绍研究背景，主体部分⾸先会介绍合成出来的材料结构以及确定结构的依据，⽐如电镜、能谱和X射线衍射之类。材料合成⽅法不是必选项，多数作者会选择写出合成的条件，但更关⼼物理⽽不是材料的作者也时常会省略。
接下来论⽂会展示磁性，也就是磁化率随温度的变化，这⾥就可以看到超导的临界温度了。后⾯是电阻、⽐热。由于外加磁场会影响电阻随温度的变化，所以⼀般会测很多条电阻-温度曲线，在不同磁场下测量电阻随温度的变化。随着磁场越加越⼤，超导逐渐被压制，电阻的突变也越来越⼩。等电阻不再下掉的时候对应的磁场就是临界磁场了——当然，有时候也会偷懒（bushi）少测⼏条线，然后拟合外推。
到现在，必须展示的内容基本就结束了。全世界的其他研究⼈员看到结构，⼜看到磁化率、电阻和⽐热，就会认可这是⼀种新的超导材料，开展后续的验证和实验。有时候论⽂作者还会加⼊⼀些其他的性质或者计算，开展更详细的讨论，这就丰俭由⼈了。
论⽂的彩蛋怎么看？虽然写论⽂最令⼈头疼的是写⽂字，但是看论⽂吃⽠只需要看图就⾏了。图⽚加上图注信息就⾜够我们看出论⽂想要表达的主要内容。
好的⽂章，⼏张图⼀列，⼤家就会认可、引⽤；坏的⽂章，就算图⽚处理得再好也不会被认可。粗看过去⼤家的图⽚差不多都⻓⼀个样⼦，但⽞机总藏在细节⾥——01晶体结构⽬前发现的超导材料都是晶体，所以超导材料论⽂会有⼀幅图展示⽤不同颜⾊⼩球代表的晶体结构。满⾜晶体平移对称性的原⼦排列⽅式并不⾮常多，它们可以分为七类，叫做七个晶系。根据过往的经验来看，四⽅晶系会⽐较容易出现超导。
这种结构的晶胞是⼀个⻓⽅体，底⾯是正⽅形。晶胞中间有很多层看上去⾮常杂乱的原⼦。有些层专⻔提供电⼦，叫电⼦库层；有些层则是发⽣超导的地⽅，叫超导层。电⼦库层和超导层在迄今最重要的两个⾮常规超导体系——铜基和铁基超导中都不可或缺。
⼀种四⽅晶系超导体的结构 [4]02磁化率磁化率需要外加磁场才能测，但外加磁场会压制超导。临界磁场以下，磁场越⼤，超导含量越低，表现在磁化率上就是ZFC曲线在Tc处的下掉出现了展宽。⼩磁场下笔直掉下来的磁化率，到了⼤磁场下可能就要多降些温度才能有同样强度的信号。如果在⼏个不同磁场下磁化率的转变都同样锐利，那么要不这个材料的临界磁场远远⼤于测试施加的磁场，要么就是测试或数据处理过程中出现了异常。
03电阻在⼩编眼⾥，超导材料的电阻测试数据最有趣。超导体的名字“超级导电”其实就是指的零电阻性。所有宣称⾃⼰发现了超导材料的论⽂都会放⼀张电阻-温度曲线，形状也都⼤同⼩异：随着温度不断降低，电阻在Tc突然下掉直逼零点，然后很快变平。关键是，电阻真的到零了吗？电阻变成零意味着样品中超导的部分连接成了⼀条通路，像⼀根导线⼀样连接起了正极和负极。
但是，许多制备得不好的样品并没有形成这样的通路，它们的电阻依然会有⼀个明显下掉，但不会到零。这时候数据的说服⼒就会⼤打折扣：你样品电阻都没到零，怎么能说是“超级导电”呢？⼀点都不超级嘛。所以，常压超导体⼏乎只有严格的零电阻数据才能被放进论⽂⾥；⽽⾼压下产⽣的超导，受到实验条件的限制，要求会稍微放松些。即使没有严格的零电阻，只要有电阻的突然下掉，⼤家也会认可超导存在。
04哪⾥去辨什么真共假？测试的时候样品当然不是靠原⼒控制进⾏测试的，总需要⼀些辅助结构。测磁化率时需要样品杆固定样品；测电阻和⽐热的时候需要样品托、需要连接电极、需要⽤胶固定样品。这些辅助结构都会带来测试的背底信号。在论⽂中通常会将背底信号扣除，来更直观地表现样品本身的性质。
但是，扣背底是个技术活，技术不好的作者有可能会在扣背底的过程中引⼊新的误差。这种障眼法破解起来很简单——看原始数据。原始数据有时会在论⽂附件中⼀并提供，去翻⼀翻⽹⻚就可以了。现在很多作者会在预印本⽹站 [3]传⼀份初稿，来确认⾃⼰先来后到的位置。这些预印本⽹站免费公开，⽤家⽤电脑直接查就可以。
样品不同的物理性质也不是互相独⽴的，我们⼤可以连起来看。如果⼀块样品的零电阻测得很完美，但磁化率却杂乱⽆章，那肯定有猫腻。要是测到的性质不全，那问题可能更⼤。
05总结⼀下，如何吃⽠①到预印本平台看第⼀⼿⽂献②不⽤看那么⻓的⽂字，看清楚图就好。③看⼏个基本的性质有没有测全④看不同磁场下磁化率的下掉有没有展宽，顺便估算⑤⼀下超导体积分数⑥看电阻最低点有没有到零⑦看不同的性质是否匹配⑧找找原始数据
有了这些技巧，聪明的你要不要去看看室温超导的原始论⽂，⾃⼰来判断⼀下真假呢？所以这次韩国的室温超导——？确实不好判断真假。从线上到线下，信任⽂章结果和质疑超导真实性两⽅的声⾳都很⼤，双⽅都列出了很多论据，⽽且互相不能说服。这些真真假假，留待众多德⾼望重、浸淫超导多年的⽼师⽤实验数据评判吧。⼩编的道⾏太浅，虽然⼼有倾向，但总看不穿眼前的迷雾。
不过，这次室温超导的真假并不难验证。按韩国作者的说法，最快三天就能制备出⼀批样品。全世界已经有很多研究组在快⻢加鞭了。⼤概下周，初步的验证结果就可以公布。如果是真的，超导领域将会天翻地覆；如果是假的，这个闷热的夏季就⼜多了⼀件吃⽠的乐事。⼩编和⼤家⼀起搬好⼩板凳，拭⽬以待~