металический водород

Физик Юджин Пол Вигнер предсказал более 80 лет назад, что водород, самый распространенный элемент во вселенной, может превратиться в проводящий электричество твердый металл при определенных температуре и давлении. Прошли десятилетия с тех пор, как ученые пытались синтезировать этот материал, и, возможно, наконец-то сделали это.

Группа исследователей во Франции опубликовала на сервере предварительной печати физики arXiv статью с описанием своих наблюдений за металлическим водородом под давлением, превышающим давление внутри ядра Земли. Несколько раз другие исследователи утверждали, что обнаружили эту фазу материи, заявления, которые обычно встречаются с различными уровнями скептицизма.
Но некоторые эксперты считают, что это новое требование может быть реальным.

«Металлический» водород — это состояние элемента водорода, в котором он обладает свойствами металла. Согласно достаточно высокому давлению, любой изолятор должен стать проводящим металлом; кислород становится металлом при 100 ГПа, что примерно в миллион раз превышает давление земного воздуха на уровне моря, например.
Открытие металлического водорода было бы захватывающим по нескольким причинам. Конечно, это экспериментально докажет, что материал существует. Он может передавать электричество без нагревания, то есть это будет сверхпроводник, возможно, даже сверхпроводник при комнатной температуре! Такой металл может заполнять центры массивных планет, таких как Юпитер, поэтому возможность создать его здесь, на Земле, поможет нам узнать больше об этих планетах.

Исследователи во главе с Полом Лубейром из Комиссии по атомной энергии Франции сначала получали твердый молекулярный водород путем сжатия газообразного водорода между алмазными наконечниками до 310 ГПа, как это было показано ранее этой группой и другими. Затем они дополнительно повысили давление и проанализировали, как образец поглощает инфракрасное излучение, производимое ускорителем частиц во Франции, который называется синхротроном SOLEIL.
При температуре около 425 ГПа и 80 градусах выше абсолютного нуля (0 Кельвин, температура, при которой все вещество имеет минимальное количество тепла), образец внезапно начал поглощать все инфракрасное излучение. Это сигнализировало исследователям, что они «закрыли запрещенную зону. А это означает ничто иное как то, что твердому материалу больше не требуется подвод энергии, чтобы его электроны могли перейти в такое состояние, чтобы они проходили через образец.

По сути, исследователи утверждают, что они сжали газообразный водород настолько, что квантовые эффекты теперь позволяют электронам течь через образец, как в металле.
Два достижения позволили исследователям достигнуть их наблюдения, согласно статье. Во-первых, вместо того, чтобы быть плоскими, кончики алмазов были тороидальными, то есть они имели внешнюю плоскую поверхность, пространство в форме пончика и внутреннюю плоскую поверхность.
Это позволило ученым преодолеть предыдущий предел в 400 ГПа, с которым столкнулись их другие клетки с алмазными наковальнями. Во-вторых, исследователи разработали новый вид инфракрасного микроскопа, который позволил бы им измерять образец.

Важно отметить, что этот результат не был рецензирован, то есть он еще не опубликован в крупном научном журнале и не был рассмотрен другими экспертами в этой области. Другие исследователи также еще не подтвердили это открытие.

Но это, безусловно, збудет очень здорово, если ученые наконец-то смогут производить металлический водород внутри алмазных наконечников. Откручивать бриллианты, не теряя металл, ну, это другая история.

Добавить комментарий