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错误的概念 -- 麦克米兰极限

已有 236 次阅读 2025-12-2 22:00 |系统分类:科研笔记

如今在互联网上阅读超导科普文章,经常会看到“麦克米兰极限”“McMillan limit”这个词。解释为:

"1968年物理学家麦克米兰根据BCS传统理论计算推断,超导体的转变温度不能超过40K,这个温度被称为麦克米兰极限温度。"  

"根据电子-声子强耦合情形下的BCS理论,麦克米兰认为超导临界温度不太可能超过39K(约-234℃),39K这个温度也被称为“麦克米兰极限”"。

包括在2008年以后的一些正式的科研论文中也可以看到 McMillan limit” 这个词语,然而这是个错误的概念,麦克米兰从来没有提出过这个超导体的临界温度极限

大量的引用指向 W. L. McMillan 在1968年发表的著名论文。

在“Transition Temperature of Strong-Coupled Superconductors”中,即 Phys. Rev. 167, 331 – Published 10 March, 1968, DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRev.167.331麦克米兰提出了强耦合理论下的超导Tc公式,并据此推算了一些不同材料类别的理论最大超导转变温度,即论文中的表8,并给出了:

  • 对于铌类材料,理论最大Tc为22K,实际观察到的最高Tc为10.8K(Zr-Nb合金)

  • 对于V3Si,理论最大Tc为40K,实际Tc 为17K

可以看到,这个40K是针对V3Si这一特定类别的材料进行的计算,并且与实际材料的超导Tc差别也非常大,在这篇论文和麦克米兰后来的论文里面,从来没有给出一个针对传统超导体的40K的超导温度极限。

实际上,同样在1968年的一篇论文中,Ashcroft计算了金属氢的超导温度,但没有给出具体数值,如果用论文中给出的最小参数进行简单计算,会得到一个至少55K的超导Tc。Metallic Hydrogen: A High-Temperature Superconductor?”  Phys. Rev. Lett. 21, 1748,December, 1968.

在1981年,Ashcroft又计算了液体金属氢的超导温度,Superconductivity in liquid metallic hydrogen”,Phys. Rev. B 23, 6176(R) 1981. 论文中提到金属氢高达300K的室温超导温度,这也是后来人们热衷于研究金属氢和氢化物的原因。这是最可能的一类BCS理论支持的室温超导体,远超所谓的40K极限。

** 对于这一错误概念,在最近的一篇论文中(Solid State Communications 404, October 2025, 116105),两位学者对此提出了批评。

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实际上,麦克米兰极限”这一错误概念至今主要在中文媒体上流传,是2008年铁基超导发现以后提出的概念,在2008年的一个学术会议上,我对此提出了质疑。因为当时的网络上,找不到McMillan limit”这个词语。之后,这个错误概念快速在中文媒体上泛滥,专业的非专业的学生都学会了这个概念,以致于今天的媒体上到处都是麦克米兰极限

即时到今天,使用谷歌搜索,把时间设定在2008年之前,也找不到McMillan limit”这个词语。

但是,使用web of science检索SCI论文数据库,搜索“McMillan limit”(注意带引号)这个词语,会检索到15篇科研论文,全部是2008年后,也即McMillan 论文发表40年之后的论文,其中包括两篇nature论文,看了这15篇论文,就会了解事情的来龙去脉。

这15篇论文全部是我们国家的论文。这也反映了我们国家的科研现状。

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