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Les scientifiques ont créé de l'hydrogène métallique. Obtiendront-ils un prix Nobel?

Les scientifiques ont longtemps supposé que dans le centre du gazles géantes (planètes sans surface solide et constituées en grande partie d’hydrogène et d’autres gaz), les lois de la physique des matériaux ne fonctionnent pas de la même manière que sur d’autres planètes. Dans de telles conditions, l’hydrogène soumis à une pression énorme est comprimé au point de devenir littéralement un métal. Depuis de nombreuses années, les chercheurs cherchent une occasion de créer de l’hydrogène métallique en laboratoire pour ses propriétés uniques, qui pourraient être utiles dans de nombreux domaines de l’activité humaine.

Quels avantages une personne peut-elle apporter?hydrogène métallique? Par exemple, ils sont utiles dans la fabrication de l'électronique du futur, en raison de ses propriétés particulières de conductivité électrique. Et sur cette base, il sera possible de fabriquer un nouveau carburant pour fusée.

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Comment obtenir de l'hydrogène métallique?

Aujourd'hui le seul disponibleLa méthode d'obtention d'hydrogène métallique consiste à utiliser des enclumes de diamant spéciales, dans lesquelles les atomes d'hydrogène sont compressés et refroidis jusqu'à ce qu'ils changent d'état. Pendant près de 80 ans, les scientifiques ont essayé de transformer le gaz hydrogène en métal - et maintenant, ils ont réussi. Pour ce faire, ils lui ont appliqué une pression plus forte qu’au cœur de la Terre.

Des publications sur ces résultats sont déjà paruesAuparavant, cependant, aucun groupe de scientifiques n’était en mesure de les confirmer. Par exemple, en 2011, il a été signalé que les scientifiques étaient capables de «presser» l'hydrogène à l'état souhaité en utilisant une pression supérieure à 220 GPa (gigapascals), soit plus de 2 millions de fois supérieure à la pression atmosphérique, soit 100 kPa (kilopascals). En 2017, un autre groupe de scientifiques a déclaré avoir réussi à faire pression déjà à 495 GPa. À propos, ils n’ont pas eu le temps de mener la majeure partie des expériences. Le seul échantillon d'hydrogène métallique a été perdu après l'enlèvement d'un des enclumes de diamant en poussière lors d'une tentative de mesure de la pression. Ce que l'échantillon est devenu est incompréhensible. Peut-être qu'il était perdu parmi les particules de diamant, peut-être reconverti en gaz. Vous pouvez en savoir plus sur cet échec ici.

Des scientifiques français ont considéré l'expérience antérieure et les erreursleurs collègues, ainsi que leurs recherches précédentes et toujours atteint le résultat souhaité. C'était possible grâce à deux découvertes. Premièrement, ils ont modifié la conception de l'enclume en diamant, en rendant le dessus des pointes en diamant non plat, mais toroïdal, avec une dépression en forme de beignet. Un tel changement a permis d’augmenter la limite de pression maximale de 400 à 600 GPa.

La pointe de l'enclume de diamant améliorée. Le diamètre des fissures annulaires est d'environ 150 microns (un peu plus que l'épaisseur d'un cheveu humain)

Deuxièmement, ils ont créé un nouveau type de spectromètre infrarouge spécial - un outil permettant de mesurer un échantillon d'hydrogène.

Avec l'expérience, les scientifiques ont commencé à compresser dans le diamantenclume échantillon d'hydrogène et refroidir simultanément. Lorsque la pression a atteint 425 GPa et que la température a atteint -193 degrés Celsius, l'hydrogène a commencé à absorber le rayonnement infrarouge du spectromètre. C'était la preuve du passage de l'hydrogène à un autre état solide.

Image des phases de transition de l’hydrogène àexpérience en 2017 (haut) et changement de phase à différentes pressions - 315, 427 et 300 GPa - avec l'expérience de scientifiques français. Dans le second cas, il est clair que l'échantillon d'hydrogène est devenu opaque.

La déclaration des scientifiques français a été prise avecméfiance, principalement parce que les déclarations précédentes sur la création réussie d’hydrogène métallique s’avéraient être erronées, fausses ou simplement impossibles à prouver.

Néanmoins, de nombreuses personnes disent déjà qu’un groupe de physiciens français pourrait recevoir le prix Nobel pour leur découverte - le prix le plus prestigieux de la science.

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