Nature: полная история обмана с открытием сверхпроводимости при комнатной температуре

С 2020 года американский исследователь Ранга Диас заявлял о том, что открыл первый сверхпроводник комнатной температуры. Ученые с трудом доказали фальсификацию данных в статьях Диаса. Недавно команда Nature News провела собственное расследование и полностью описала историю обмана. О том, как Диас «рисовал» данные, манипулировал студентами и описывал целых два высокотемпературных сверхпроводника, читайте в нашем материале

Попытки открытия высокотемпературных сверхпроводников

Сверхпроводники — это материалы, электрическое сопротивление которых может опускаться до нуля при достижении определенной температуры. Большинство из них работает при крайне низких значениях, достигая температуры в -196°C. В 2020 году исследователь из Университета Рочестера в Нью-Йорке, США, Ранга Диас заявил об открытии первого сверхпроводника комнатной температуры. Материал мог проводить электричество без сопротивления при температуре около 20°C и высоком давлении в 2,6 миллионов атм. Два года спустя статья была отозвана. Вскоре после этого Диас объявил об еще одном сверхпроводнике комнатной температуры: в отличии от предыдущего, новый материал работал при относительно небольшом давлении, что открывало возможности для создания мощных компьютерных чипов и сверхпроводящих магнитов. Один из самых авторитетных общенаучных журналов мира Nature отозвал и вторую работу Диаса. Вскоре ученый лишился студентов, занятий и доступа к своей лаборатории. Команда Nature News поговорила с соавторами Ранга Диаса и выяснила подробности научного скандала.

Первое нулевое сопротивление

Диас поступил в Университет Рочестера в 2017 году — сразу после окончания аспирантуры в Гарвардском университете в Кембридже. Он занялся высокотемпературной сверхпроводимостью. До «открытий» Диаса исследователи в Германии обнаружили сверхпроводимость сероводорода с формулой H3S при -70°C — наиболее высокой температуре, найденной за все время и сверхвысоких давлениях. Диас предположил, что повысить градус сверхпроводимости можно, добавив к H3S углерод.

Аспиранты ученого совместно синтезировали соединения углерода, серы и водорода (CSH), однако не измеряли электрическое сопротивление или магнитную восприимчивость, которые могли бы показать сверхпроводимость материала. Журналистам Nature News студенты рассказали, что не видели конкретных признаков сверхпроводимости — понижения сопротивления до нуля и изменения магнитных свойств материала. 21 июля 2020 года аспиранты получили от Диаса рукопись, в которой сообщалось об открытии сверхпроводимости при комнатной температуре в системе из метана, сероводорода и водорода (CH4-H2S-H2). Данные электронных писем, полученные студентами, показывают, что у них было мало времени для ознакомления с материалом. Диас отправил черновик студентам в 17:13, а в 20:26 того же вечера отослал статью в Nature. Когда аспиранты расспросили Ранга про новые данные, он сказал, что собирал их еще перед приездом в Рочестер, с 2014 года. Диас заявил, что до экспериментов в Рочестере он изучал сверхпроводник на основе серы с температурой выше -153°С.

Когда журнал Nature получил статью, редакторы приступили к рецензированию. Двое из трех экспертов заметили, что в работе нет информации о химической структуре системы CH4-H2S-H2. Один эксперт поддержал выход публикации, и 14 октября 2020 года Ранга Диас получил широкую известность в научном сообществе. С соавтором Ашканом Саламатом он объявил о создании компании «Unearthly Materials». Предполагалось, что она будет разрабатывать сверхпроводники, работающие при температуре и давлении окружающей среды.

У Хирша возникли вопросы

Вскоре после публикации статьи на нее обратил внимание Хорше Хирш — автор одноименного индекса научных работ. Он настаивал на том, чтобы Диас опубликовал необработанные данные о магнитной восприимчивости, которых не было в публикации. Больше чем через год после этого Диас и Саламат обнародовали эти данные. В январе 2022 года Хирш и Дирк ван дер Марел, профессор Женевского университета в Швейцарии, опубликовали анализ данных магнитной восприимчивости на сервере препринтов arXiv. Они сообщили, что точки данных Диаса были разделены подозрительно регулярными интервалами в ровные 0,16555 нановольт, что намекает на подставные значения. Диас и Саламат объяснили это фоновым шумом. В экспериментах с высоким давлением сигнал о сверхпроводимости образца — то есть о падении напряжения — может заглушаться фоновым шумом. Некоторые исследователи действительно вычитают фон при измерении интервалов напряжения, однако в первоначальной статье Диаса об этом сказано не было.

Вопросы к Рангу побудили команду журнала Nature продолжить проверку публикации. Редакторы попросили сделать обзор на статью у четырех новых рецензентов. Оказалось, что два анонимных эксперта не нашли никаких нарушений, однако два других обнаружили серьезные проблемы. В частности, исследователь Джеймс Хэмлин из Университета Флориды установил, что исходные данные сверхпроводника CH4-H2S-H2 были искусственно изменены. 15 февраля 2022 года Nature опубликовал примечание редактора к статье. 4 марта того же года года Диас и Саламат опровергли обвинения, однако не объяснили странности в данных о магнитной восприимчивости сверхпроводника.

«Я не знаю ни одного разумного способа, которым это могло бы произойти. Самым простым выводом было бы то, что все эти наборы данных сгенерированы вручную и фактически не измерены», — написал Брэд Рамшоу, эксперт из Корнеллского университета, США, в электронном письме команде Nature Manuscript от 13 марта в ответ на опровержение. 27 марта Хэмлин объяснил изменения в данных: возможно, Диас добавил фоновый шум к опубликованным данным и сгенерировал набор «необработанных» для Хирша и Ван дер Марела. Чтобы оценить доказательства Хэмлина, команда Nature News попросила двух ученых просмотреть отчеты по публикации. Они подтвердили, что обвинения Хэмлина объективны. Позже, в июле 2022 года Ван дер Марел и Хирш также заявили, что необработанные данные созданы на основе опубликованных.

Первый высокотемпературный сверхпроводник комом

В свете этих событий Nature запустил процесс отзыва статьи. Всем соавторам исследования редакция отправила электронное письмо, в котором запросила согласие на отзыв. Аспиранты были удивлены этим письмам; Ранга Диас не говорил им о проблемах с рецензентами и фальсификацией данных. 26 сентября 2022 года журнал отозвал статью. Диас продолжал утверждать, что в работе нет нарушений и неточности в данных были вызваны техническими проблемами. В это время Университет Рочестера провел три отдельных расследования без участия соавторов и не выявил проблем в работе. Ответственность за поиск нарушений ложится то на журналы, то на учреждения. Однако ими могут заниматься и финансирующие компании: в данном случае, Диас получал средства от Национального научного фонда США и Министерства энергетики. Фонд отказался сообщить о том, ведет ли он собственное расследование, но отметил, что из-за обвинений может приостановить выплаты ученому. Министерство энергетики не ответило на вопросы Nature News.

Диас не сдается

К тому времени, как статья Ранга попала под проверки Nature в начале 2022 года, его аспиранты начали бить тревогу. Летом 2021 года Ранга поручил им исследовать соединение лютеция и водорода (LuH) — потенциального сверхпроводника с высокой температурой. Один из учеников зафиксировал резкое падение сопротивления материала до нуля при температуре 27°С. Хотя доказательств было еще мало, Диас пришел к выводу, что соединение является высокотемпературным сверхпроводником. Измерения сопровождались систематическими ошибками: один из зондов, прикрепленных к LuH, был сломан. По словам одного из студентов, они могли случайно измерить другой объект, похожий на сверхпроводник. Повторные измерения одного и того же образца не давали одних и тех же результатов. Аспиранты были обеспокоены и другими исследованиями LuH. Во время элементного анализа образца они обнаружили следовые количества азота — меньше 0,0001%. Диас решил, что в образце содержится этот элемент, и в статье назвал материал «гидридом лютеция с добавленным азотом». После отправки публикации студенты еще раз проанализировали образец и обнаружили, что азот не включен в состав соединения лютеция и водорода.

«Ранга проигнорировал то, что я говорил», — рассказал один из аспирантов.

Изначально Диас согласился указать в статье причастных к ней студентов. 25 апреля 2022 года в 2:09 ночи он отправил черновик статьи всем студентам и попросил прислать комментарии к 10:30 утра. В рукописи не было никаких цифр и точных данных, поэтому студенты уговорили Диаса не отправлять статью и обсудить ее лично. В очном разговоре аспиранты рассказали о двух неточностях. Во-первых, исследование описывает то, как синтезировать LuH, хотя авторы изучали уже готовые образцы; а во-вторых, ни одна из точек давления сверхпроводника не соответствует тому, что на самом деле измеряли аспиранты. В ответ на это Ранга поставил ультиматум: или он удаляет упоминания соавторов, или отправляет свой черновик. В итоге Диас внес частичные изменения и оставил описание синтеза LuH, которое не проводилось на самом деле. Тем же вечером он отправил статью в Nature.

Nature публикует сфабрикованные данные

Журнал опубликовал исследование в марте 2023 года. Многие ученые раскритиковали это решение и хотели знать, почему Nature принял публикацию. Редакторы Nature News получили рецензии четырех экспертов, сделанные в апреле 2022 года. Рецензент №4 написал, что журналу стоит быть осторожным с такими открытиями, а эксперты №2 и №3 сомневались по поводу выпуска статьи из-за подозрений в фальсификации данных в предыдущей публикации Диаса. Рецензенты отметили несколько проблем в статье про LuH — начиная отсутствием подробностей про синтез соединения и заканчивая неточностями в данных. Диасу и Саламату удалось опровергнуть несколько обвинений, однако эксперты сочли ответы неудовлетворительными. В итоге рукопись прошла через пять рецензентов, прежде чем один эксперт заявил об убедительных доказательствах сверхпроводимости, а другой поддержал выход статьи. Еще два рецензента были против публикации, а один предложил дополнительные расследования. По словам главного редактора Nature Магдалены Скиппер, журнал рассматривает каждую публикацию самостоятельно, без опоры на прошлые статьи автора, поэтому они выпустили исследование про LuH. После выхода публикации многие ученые пытались повторить результаты Диаса. Одна научная группа, используя образцы из лаборатории Ранга, сообщила об измерениях, которые указывали на высокотемпературную сверхпроводимость, однако остальные ученые не нашли доказательств этого явления.

Давление на аспирантов

В мае того же года Хэмлин и Рамшоу (которые доказывали недостоверность прошлой статьи) отправили Nature официальное письмо о подозрениях на Диаса. Он и Саламат опровергли обвинения, не сообщив об этом студентам. Команда Nature News получила запись встречи Ранга и аспирантов от 6 июля 2023 года, в которой ученый на протяжении часа пытается манипулировать студентами и привлечь их к решению проблем с публикацией. При этом Диас уже ответил на часть вопросов Хэмлина и Рамшоу. На записи слышно, как Ранг планирует надавить на журнал Nature и прекратить расследования.

«Мы можем притвориться, что собираемся сотрудничать, и выиграть время на месяц или около того, а затем собрать несколько старших ученых», — говорил Диас. Однако в том же месяце студенты получили электронное письмо от редакторов об отзыве статьи и поняли, что их обманули.

За дело взялись соавторы

Одновременно с проверкой журнала аспиранты сами начали пересматривать данные в статье о LuH. Ранее они этого не делали, потому что Диас сам подготовил все цифры и графики для обеих публикаций. Студенты рассказали, что особенно их беспокоили измерения магнитной восприимчивости, казавшиеся измененными. Один из аспирантов утверждал, что по исходным данным материал не похож на сверхпроводник. Однако, если из них вычесть фоновый шум, то данные полностью переворачиваются и заставляют поверить в существование высокотемпературного сверхпроводника. Другие графики выглядели слишком аккуратно и не совпадали с данными, полученными в лаборатории. К этому моменту многие аспиранты стали беспокоиться о своей будущей карьере.

«Моя диссертация будет полна сфабрикованных данных. Как я должен получить диплом в этой лаборатории? В тот момент я подумывал о том, чтобы взять отпуск или бросить учебу», — рассказал один из студентов.

Летом 2023 года Ранг Диас начал сталкиваться и с другими проблемами. Одну из его статей в журнале Physical Review Letters, не связанную со сверхпроводимостью при комнатной температуре, отозвали после доказательств фальсификации данных. Примерно в то же время Диас лишился своих студентов, а Университет Рочестера начал четвертую проверку — уже с участием аспирантов. В конце августа студенты потребовали отозвать статью о LuH из Nature. 8 из 11 авторов, включая Ашкана Саламата, подписали соответствующее письмо, и публикация была возвращена 7 ноября. Саламат покинул компанию Unearthly Materials в 2023 году.

Несмотря ни на что

Поскольку расследование в университете завершено, Ранг Диас остается в Рочестере. По некоторым источникам, у него нет занятий, студентов и доступа к своей лаборатории. По словам представителя университета, независимые эксперты подтвердили, что в документах Диаса были «проблемы с надежностью данных». Престижный грант от Национального научного фонда США, который должен выплачиваться Диасу до 2026 года в размере 333 283 долларов, может оказаться под угрозой. С момента отзыва двух статей Ранг не публиковал исследования о LuH, однако делится новостями в работе в социальных сетях. 19 января этого года он опубликовал изображение данных, которые, по его словам, демонстрируют «окончательное доказательство сверхпроводимости!».

Текст: Ксения Земскова