A tudományos emberiség 80 éve egymás után küzd a fémes hidrogén előállítása érdekében. Szó szerint fix ötletgé vált: szobahőmérsékleten szupervezető képességű fém kialakulásának elérése, a legerősebb rakétaüzemanyag „feltöltése”, az anyag a „pajzs” létrehozásához egy neutronbombából.
A "fém színpadra" való áttérést 1935-ben igazolta Eugene Wigner és Bell Huntington. Azt állították, hogy szobahőmérsékleten a hidrogén fémré alakul át 25 GPa nyomáson, és megmutatja a szupravezető tulajdonságait. Azóta a magas nyomáson dolgozó fizikusoknak úgy tűnt, érdemes egy kis "kiegészítést", mivel az előrejelzés megtörténik: a hidrogén szilárd lesz. A kezdetben kiszámított 300 ezer atmoszféra nyomás azonban már öt millióra nőtt, és a fémhidrogént még nem sikerült elérni.
Technikai szempontból gyakorlatilag lehetetlen ilyen nyomást elérni a Földön, még bolygónk magjában sem, a nyomás nem haladja meg a hárommillió légkört. Miután a nyomás „meghaladta” a milliót, világossá vált, hogy valami nehezebbet kell vennünk, például a gyémántot, tuskót kell építeni tőlük és nyomni, a lehető legnagyobb mértékben minimalizálva az erő alkalmazásának pontját. Ilyen gyémánt-gyöngyöt hoztak létre, amelyet a Harvard Egyetem tudósai használtak (Isaac Silver, Thomas D. Cabot, Ranga Diaz), és sikerült elérni a fémhidrogén szintjét, amelyet az egész világnak örömmel jelentettek a Science folyóiratban.
És itt van a szerencsétlenség: amint Isaac Silver és kollégái éppen kihúzták azt, az egyik gyémánt "pordarabká" összeomlott, és maga a minta visszavonhatatlanul eltűnt - senki sem találta meg. Ez természetesen nagyon érdekesnek tűnik, de valójában, ahogy a fizikusok mondják, ebben semmi sem meglepő. Az ötmillió atmoszféra nyomás pontosan a gyémánt legnagyobb ereje. A stressz eltávolításakor a kamrák gyakran megsemmisülnek. Az egyik gyémánt teljesen összeomlott, és a hidrogén nyilvánvalóan gáznemű állapotba került. Meg kell érteni, hogy egy anyag mikroszkopikus dózisáról van szó. Az "őrült" nyomás elérése érdekében a gyémántokat élesítik és fémtömítésbe préselik, közepén lyuk van. A gázt egy apró helyre (10-50 mikron) szivattyúzzák. Sűrítették a fémállapotba, mivel a tudósok szerintátlátszótól átlátszatlanig. A gáz fémré történő átalakításának fő kritériuma az átláthatóság elvesztése.
A világ egyetlen fémes hidrogénmintájának elvesztése a világ két felére osztotta: az egyik tudóscsoport úgy véli, hogy létezett a fémes hidrogénnel rendelkező minta, míg mások egyre inkább azt gondolják, hogy ez csak egy öregedő professzor álma - Isa
Valentin Nikolaevich Ryzhov - a magas nyomású fizika intézet tudományos igazgatóhelyettese L. F. Vereshchagina, a fizikai és matematikai tudományok doktora / a nagynyomású fizika intézete L. F. Vereshchagin
Tudományos igazgatóhelyettes, Magasnyomású Fizika Intézet Az LF Vereshchagina Valentin Nikolaevich Ryzhov, a fizika és matematika doktora az optimisták oldalán áll: „Úgy tűnik, hogy Isaac Silver végül átlátszatlan hidrogént kapott. De ez nem lehet tiszta fémes hidrogén, hanem félvezető állapota. Kollégám, Mihail Eremets, intézetünk volt alkalmazottja egy időben félvezető hidrogénállapotot kapott, miután Isaac Silvera és a társaság levelet írt, amely cáfolta felfedezését. Most, hogy Silver közzétette eredményeit, levelek jelentek meg "ellentétes irányban", amelyek azt állítják, hogy az általa végzett kísérletek nem eléggé meggyőzőek ahhoz, hogy egy globális felfedezésről beszéljenek. Úgy gondolom, hogy a feltüntetett nyomásoknál fémhidrogén még mindig felmerülhet,de normál körülmények között nem képes metastabil állapotban lenni. Ezért, amikor Silvera ki akarta venni, a minta csak gázba került."
De a Nemzeti Kutató Nukleáris Egyetem "MEPhI" Alkalmazott Matematikai Tanszékének vezetője, a fizikai és matematikai tudományok doktora, Nikolai Aleksejevics Kudryashov hajlamosan gondolja, hogy az egész történet Isaac Silver fémes hidrogénjével csak nagy vágy, amely valósággá vált.
Promóciós videó:
Nikolay Alekseevich Kudryashov - az MEPhI Nemzeti Kutatási Nukleáris Egyetem Alkalmazott Matematika Tanszékének vezetője, fizikai és matematikai doktor / NRNU MEPhI
"Őszintén szólva, fogalmam sincs, hol lehet a Földön ennyire nagy nyomást gyakorolni" - mondja Nikolai Kudryashov. - Nyilvánvaló, hogy a teoretikusok már régen mindent kiszámítottak, és ezen a nyomáson és a megadott hőmérsékleten a hidrogénnek fémből kell válniuk, ám, amint tudjuk, az elmélet és a gyakorlat alapvetően különbözik egymástól. Most a legtöbb kutató hajlamos azt hinni, hogy ez a kísérlet nem volt tiszta. A lényeg az, hogy senki sem tudja megismételni, és a tudomány fő feladata az „megismételhetőség”.
Ennek ellenére az MEPhI orosz elméleti fizikusai, köztük maga Kudryashov, kiszámították, hogy ötmillió atmoszféra nyomáson és mínusz 268 Celsius fokos hőmérsékleten a Diaz és Silver fémhidrogén fázisa szupravezető lenne.
A számításokhoz az Eliashberg egyenletrendszert használták, amely a legpontosabban lehetővé teszi az anyag szupravezető állapotba való átmenetének kritikus hőmérsékletének meghatározását. Ennek a rendszernek a megoldása lehetővé tette a fémhidrogén szupravezetővé válásának kritikus hőmérsékletének kiszámítását. Kiderült azonban, hogy ez a hőmérséklet sokkal alacsonyabb, mint a szobahőmérséklet, és mínusz 58 Celsius foknak felel meg.
„Természetesen egy ilyen hőmérséklet nem zavarja a szupravezetők számos műszaki alkalmazását, de azzal a feltétellel, hogy nagy mennyiségben lehet fémes hidrogént előállítani. Időközben még kis mennyiségű fémhidrogén előállítását is bizonyítani kell”- magyarázta Kudryashov.
Isaac Silver, a Harvard University egyetemi tanáránál jelenleg egy új gyémánt vájatot készít fémes hidrogén előállításához.
Anna Urmantseva