
金属氢是该元素的一种奇异形式,即使在低温下也是在实验室中进行电力的一种奇异形式,在物理学家预测其存在之后80年。
科学家设法创建了难以捉摸的导电性氢研究人员在一项新研究中报道说,通过将其挤压到两颗超纯钻石之间的压力极高。
哈佛大学冷凝的物理学家艾萨克·西尔瓦(Isaac Silvera)告诉《现场科学》:“没有人遇到过金属氢,因为它以前从未在地球上存在。” “宇宙中的条件可能使它在宇宙中从未存在。”
从理论上讲,金属氢可以用作超轻,极其强大的火箭燃料,Silvera添加了。 [星际太空旅行:7个未来派航天器来探索宇宙这是给出的
长期的材料
1935年,物理学家Eugene Wigner和Hillard Bell Huntington预测,大约25 gigapascals的高压力(大约246,000倍大气压力)可能会迫使固体氢原子之间的正常键断裂,从而使电子释放以移动。简而言之,通常透明的材料将变得有光泽和反射,并具有与金属相关的其他特性。 (从技术上讲,金属的定义是,即使您将其冷却到最低的温度,绝对零,它也会导致有限的电力。
后来的研究发现,这种过渡所需的压力甚至更高 - 可能仅在密集行星的核心深处发现压力。
Silvera说:“已经有数十种理论论文,它们都具有不同的关键压力。”
研究人员发现了产生越来越高的压力的方法,但没有人能产生难以捉摸的材料。
问题是:地球上哪些材料足够强,可以充分挤压氢原子?
没有故障点
为了回答这个问题,研究人员转向地球上最强的材料:钻石。但是,即使是在转换材料所需的极高压力下破裂的钻石。
因此,Silvera和他的博士后研究员Ranga Dias正在寻找使钻石更健壮的方法。
Silvera告诉Live Science:“我们设计了该系统,以使所有可能导致钻石破裂的事情不存在。”
通常,研究人员使用地球挖出的钻石,内部结构上有微小的不一致。该团队决定从合成钻石中创建微小的砧,可以生产,而无需这些内部不均匀性。
科学家通常使用由钻石制成的细粉擦亮这些钻石,但“可以将碳原子凹入地面并在那里留下缺陷,” Silvera说。
Silvera说,就像一张纸上的最初撕裂使其更容易撕裂,这些缺陷可能是钻石开始破裂的故障点。
取而代之的是,科学家使用化学过程将表面非常薄的层蚀刻而又不封闭。
最后,这些实验所需的疯狂高压有时会导致氢原子扩散到钻石中,这也可能导致破裂。因此,该团队用氧化铝覆盖了钻石砧,这与在蓝宝石中发现的材料相同,从而阻止了扩散。
将整个系统冷却至液态氦的温度,大约为452华氏度(负269摄氏度),然后钻石砧s挤压了小样品坚硬的氢。
随着压力的上升,通常透明的氢分子变体成不透明的颜色,然后最终变成光泽。后续测试证实了该材料的确是金属。实现这一过渡所需的压力? 495 gigapascals(每平方英寸7170万磅),或超过发现的压力地球的核心。
惊人的应用
目前,科学家对材料的特性了解不多。整个实验设置仍在实验室的高压下,等待下一次测试。
Silvera说:“我们的经验是,一旦您将一组钻石施加了压力,以至于释放压力时,钻石会损坏一百万个气氛。”
因此,团队尚不知道正如理论所暗示的那样,即使卸下压力,金属氢是否稳定。
Silvera说,如果金属氢在去除高压后仍保持其特性,则有可能用于制造室温超导体。这可能有助于生产不需要将材料冷却至液体的磁性电力升级火车或MRI机器氦温度。
Silvera说:“它也预计将是人类知道的最强大的火箭推进剂,因此,如果可以以某种方式将其扩展并进行大量范围,它可能会彻底改变火箭。”
基本上,由于将氢挤入金属状态时需要太多的能量,因此当它们重组成分子形式(两个粘合在一起)时,它们会释放大量的热量。而且由于氢是最轻的元素,所以它比现有的火箭推进剂要轻数十倍。
该团队希望通过测试金属氢是否稳定并在正常温度和压力下进行超导,以跟进这些结果。
研究结果今天(1月26日)在杂志科学。
最初出版现场科学。