Die Probe, die auf verschiedenen Stufen der Kompression. Der center ist der metallische Wasserstoff, aber die rote Farbe ist wahrscheinlich aufgrund der molekularen Veränderungen in die Raute, eher als der Wasserstoff.Bild: Loubeyre et al. (arXiv 2019)
Der Physiker Eugene Paul Wigner vorhergesagt mehr als 80 Jahre her, dass Wasserstoff das häufigste element im Universum, könnte wiederum in einer elektrisch leitenden massivem Metall bei der richtigen Temperatur und Druck. Wissenschaftler haben jahrzehntelang seit dem Versuch, zu synthetisieren, diese material—und kann endlich damit fertig werden.
Ein team von Forschern in Frankreich veröffentlicht hat, ein Papier, auf dem Physik arXiv preprint-server beschreiben Ihre Beobachtung von metallischen Wasserstoff unter Druck größer als jene im Erdkern. Mehrmals, andere Forscher haben behauptet, um zu entdecken, diese phase der Materie, Ansprüche, die in der Regel trafen sich mit unterschiedlichen Ebenen der Skepsis. Aber einige Experten glauben, dass diese neueste Forderung könnte der real deal.
Metallischer Wasserstoff ist genau das, was es klingt wie—ein Zustand, der element-Wasserstoff-wo hat es die Eigenschaften eines Metalls. Die Substanz sollte “eindeutig” bestehen, entsprechend dem neuen Papier, Dank etwas namens Quanten-confinement -: Zugriff auf die Elektronen der Bewegung genug, und die elektronischen und optischen Eigenschaften des Materials ändern sich durch die Regeln der Quantenmechanik. Auf dem genug hohen Druck, jeder Isolator sollte zu einem leitfähigen Metall, so das Blatt; der Sauerstoff wird zu einem Metall bei 100 GPa, rund eine Millionen mal der Druck der die Luft der Erde auf Höhe des Meeresspiegels, zum Beispiel.
Die Entdeckung von metallischen Wasserstoff spannend wäre für ein paar Gründe. Natürlich würde es beweisen experimentell, dass das material existiert. Es könnte übertragen Strom ohne Heizung, d.h. es wäre ein Supraleiter, vielleicht sogar Raumtemperatur-Supraleiter. Das ist eine andere lange gesuchte Ziel der Physiker und Elektronik revolutionieren könnten. Weiter, beispielsweise ein Metall, vielleicht füllen Sie die Zentren von großen Planeten wie Jupiter, so in der Lage, erstellen Sie es hier auf der Erde könnte uns helfen, mehr über die Planeten.
Die Forscher, geführt von Paul Loubeyre am französischen Atomenergie-Kommission, zuerst produziert solide molekulare Wasserstoff durch die Komprimierung von Wasserstoff-gas zwischen Diamant-Tipps zu 310 GPa, wie bereits zuvor gezeigt, die von dieser Gruppe und andere. Dann, Sie erhöht den Druck und analysiert, wie die Probe absorbiert Infrarot-Strahlung erzeugt, die von einem Teilchenbeschleuniger in Frankreich genannt SOLEIL synchrotron. Bei rund 425 GPa und 80 Grad über dem absoluten Nullpunkt (0 Kelvin, der Temperatur, bei der sich alle Materie hat eine minimale Menge von Hitze), die Probe begannen plötzlich zu absorbieren alle die Infrarot-Strahlung. Das gab der Forscher, Sie hätten “Schloss die band-gap”, also das Feste material nicht mehr erforderlich, eine Eingabe von Energie der Elektronen springen in einen Zustand kommen, so dass Sie durchführen würde, der durch die Probe.
Im Grunde, das Forscher behaupten, dass Sie schon drückte die Wasserstoff-gas-genug, dass Quanten-Effekte ermöglichen es nun, die Elektronen fließen durch die Probe wie in einem Metall.
Zwei Fortschritte ermöglichten es den Forschern, um die Erreichung Ihrer Beobachtung nach das Papier. Erste, eher als flach, die Diamanten, die Tipps waren Ringkern, das heißt, Sie hatte an einer äußeren flachen Oberfläche, einem Donut-förmigen Raum, und eine innere Ebene Oberfläche. Dieses erlaubte den Wissenschaftlern, die zu überwinden eine frühere 400 GPa Grenze konfrontiert, die von Ihren anderen Diamant-Amboss-Zellen. Zweitens, die Forscher entwickelte eine neue Art von Infrarot-Mikroskop, das Ihnen ermöglichen würde, um zu Messen der Probe.
“Ich denke, dies ist wirklich eine Nobelpreis-würdige Entdeckung.”
Es ist wichtig zu beachten, dass dieses Ergebnis wurde nicht peer-reviewed, was bedeutet, es wird noch nicht angezeigt in einer wichtigen wissenschaftlichen Zeitschrift und noch nicht bewertet wurden, von anderen Experten auf dem Gebiet. Noch haben andere Forscher unabhängig überprüft die Entdeckung nur noch. Wissenschaftler, einschließlich Loubeyre, behandelt 2017 metallischen Wasserstoff-Anspruch mit einer starken Dosis von Skepsis, und ein weiteres team bedauert, dass Sie so stark in Anspruch, Ihre eigenen 2012 Entdeckung, Natur berichtet.
Aber es fühlt sich etwas anders an diesem neuen Papier. “Ich denke, dies ist wirklich eine Nobelpreis-würdige Entdeckung,” Hochdruck-Physiker Maddury Somayazulu am Argonne National Laboratory, nicht an dieser Studie beteiligt, sagte Gizmodo in einer E-Mail. “Es war immer, aber dies stellt wohl eine der klarsten und umfassendsten arbeiten auf reinen Wasserstoff.” Er erklärte, dass er wusste, dass Paul Dumas, der Studie führen Autor von SOLEIL “sehr gut”, und dass Dumas war ein “unglaublich sorgfältige und systematische Wissenschaftler.”
Ein weiterer Physiker, der war nicht davon überzeugt, das 2017 Ankündigung, Alexander Goncharov vom Geophysical Laboratory, fühlte sich auch mehr zuversicht in das neue Ergebnis. “Ich denke, dass das Papier enthält einige gute Beweise über die the-band-gap-Schließung in Wasserstoff”, sagte er Gizmodo. “Die interpretation ist fehlerhaft und einige Daten könnten besser sein, aber ich in der Regel darauf Vertrauen, dass diese gültig ist.”
Helen Maynard-Casely, instrument scientist am Australian Nuclear Science and Technology Organisation, die schon früher geschrieben, auf die Suche nach metallischem Wasserstoff, erwähnt in einem tweet, dass dieses Papier generiert eine Menge buzz in der Gemeinschaft.
Wissenschaftler entdeckten schließlich, metallischer Wasserstoff? Ist es Zeit für Forscher, buchen Sie Ihre tickets für die Nobelpreis-Zeremonie in Stockholm? Nein, leider nicht. Maynard-Casely warnte in einem anderen tweet, wir müssen warten, um zu sehen, ob das Papier geht durch die Monate langen peer-review-Prozess.
Aber es ist sicherlich eine spannende Zeit in das Feld, und die Wissenschaftler könnten endlich in der Lage sein zu produzieren metallischen Wasserstoff im inneren des diamond-Tipps. Lösen Sie die Diamanten ohne die Metall -, gut, das ist eine andere Geschichte.
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