General

Вчені створили металевий водень. Вони отримають Нобелівську премію?

Вчені давно припускали, що в центрі газовихгігантів (планет, не мають твердої поверхні і складаються в значній мірі з водню і інших газів) закони фізики матеріалів працюють зовсім не так, як це відбувається на інших планетах. У подібних умовах, що знаходиться під величезним тиском водень стискається настільки, що в буквальному сенсі стає металом. Багато років дослідники шукали можливість створити металевий водень в лабораторних умовах заради його унікальних властивостей, які могли б стати в нагоді в багатьох областях людської діяльності.

Яку користь людині може принестиметалевий водень? Наприклад, вони знадобиться при виробництві електроніки майбутнього, завдяки своїм особливим властивостям електропровідності. А ще на його основі можна буде робити нове ракетне паливо.

Цікаво також почитати: Водень і астероїди могли зародити на Марсі життя.

Як отримати металевий водень?

На сьогоднішній день єдиним доступнимспособом отримання металевого водню є використання спеціальних алмазних наковален, де атоми водню стискаються і охолоджуються до тих пір, поки не змінять свій стан. Майже 80 років вчені намагаються перетворити газоподібний водень в метал - і ось у них вийшло. Для цього вони застосували до нього тиск, яке більше, ніж в ядрі Землі.

Публікації про подібні результати вже з'являлисяраніше, проте ще жодна група вчених не змогла їх підтвердити. Наприклад, в 2011 повідомлялося, про те, що вчені змогли «стиснути» водень до потрібного стану за допомогою тиску вище 220 ГПа (гігапаскалів), що більш ніж в 2 мільйони разів більше атмосферного, яке становить 100 кПа (кілопаскалей). У 2017 році інша група вчених заявляла про те, що їм вдалося досягти тиску вже 495 ГПа. До речі, тоді основну частину експериментів вони провести не встигли. Єдиний отриманий зразок металевого водню був загублений після того, як одна з алмазних наковален розсипалася на порох під час спроби виміряти тиск. Що стало з зразком - незрозуміло. Може він загубився серед діамантових частинок, може перетворився назад в газ. Почитати докладніше про цю невдачу можна тут можна тут.

Французькі вчені врахували попередній досвід і помилкисвоїх колег, а також свої попередні дослідження і все-таки добилися потрібного результату. Вдалося це завдяки двом відкриттям. По-перше, вони змінили конструкцію алмазної ковадла, зробивши вершини алмазних наконечників не плоскі, а тороїдальними, з поглибленням у вигляді бублика. Така зміна дозволило збільшити максимальну межу тиску з 400 ГПа до 600 ГПа.

Наконечник поліпшеною алмазної ковадла. Діаметр кільцевих тріщин становить близько 150 мікрон (трохи більше товщини людської волосини)

По-друге, вони створили новий тип спеціального інфрачервоного спектрометра - інструменту, який дозволяє проводити вимірювання зразка водню.

При експерименті вчені почали стискати в алмазноїковадлі зразок водню і одночасно охолоджувати. Коли тиск досягло 425 ГПа, а температура стала -193 градусів за Цельсієм, водень почав поглинати інфрачервоне випромінювання спектрометра. Це стало свідченням переходу водню в інше, твердий стан.

Зображення перехідних фаз водню приексперименті 2017 роки (зверху) і зміна фаз при різних значеннях тиску - 315, 427 і 300 ГПа - під час проведення експерименту французьких учених. У другому випадку видно, що зразок водню став непрозорим

Заява французьких вчених було сприйнято знедовірою, в основний тому, що попередні твердження про успішне створення металевого водню виявлялися помилковими, не відповідали дійсності або просто були недоказовими.

Проте, вже зараз багато хто говорить, що група французьких фізиків може отримати Нобелівську премію за своє відкриття - найпрестижнішу премію в науці.

Що думаєте з цього приводу? Згодні, що це Нобелівка? Поділитися думкою можна в нашому Telegram-чаті.