Al 80 jaar op rij worstelt de "wetenschappelijke mensheid" om metallisch waterstof te creëren. Het werd letterlijk een vaststaand idee: het ontstaan van een ideaal metaal met supergeleiding bij kamertemperatuur, het "vullen" van de krachtigste raketbrandstof, het materiaal voor het creëren van een "schild" tegen een neutronenbom.
De overgang naar de "metal stage" werd in 1935 onderbouwd door Eugene Wigner en Bell Huntington. Ze voerden aan dat waterstof bij kamertemperatuur bij een druk van 25 GPa in een metallische vorm verandert en de eigenschappen van een supergeleider begint te vertonen. Sindsdien, natuurkundigen die met hoge drukken werken, leek het erop dat het een kleine "toevoeging" waard was, aangezien het voorspelde zal gebeuren: waterstof zal vast worden. De aanvankelijk berekende druk van 300 duizend atmosfeer is echter al opgelopen tot vijf miljoen, en metallische waterstof is nog niet verkregen.
Technisch gezien is het praktisch onmogelijk om een dergelijke druk op aarde te bereiken, zelfs in de kern van onze planeet is de druk niet hoger dan drie miljoen atmosfeer. Nadat de druk een miljoen "overschreed", werd het duidelijk dat we iets moeilijks zouden moeten nemen, bijvoorbeeld diamanten, er een tang van moeten construeren en persen, waarbij het punt waarop de kracht wordt uitgeoefend zoveel mogelijk moet worden beperkt. Zo'n diamanten bankschroef werd gemaakt, gebruikt door wetenschappers van de Harvard University (Isaac Silver, Thomas D. Cabot, Ranga Diaz) en slaagde erin het stadium van metallische waterstof te bereiken, dat met plezier aan de hele wereld werd gerapporteerd in het tijdschrift Science.
En hier is de pech: zodra Isaac Silver en zijn collega's op het punt stonden hem eruit te trekken, brokkelde een van de diamanten af tot "stofdeeltjes", en het monster zelf verdween onherroepelijk - niemand kon het vinden. Het klinkt natuurlijk erg intrigerend, maar in feite, zoals natuurkundigen zeggen, is hier niets verrassends aan. Een druk van vijf miljoen atmosfeer is precies de ultieme sterkte van een diamant. Wanneer de spanning wordt verwijderd, worden de kamers vrij vaak vernietigd. Een van de diamanten stortte volledig in en waterstof ging blijkbaar in een gasvormige toestand. Het moet duidelijk zijn dat we het hebben over een microscopisch kleine dosis van een stof. Om de "gekke" druk te krijgen, worden diamanten geslepen en in een metalen pakking met een gat in het midden gedrukt. Gas wordt in een kleine ruimte gepompt (10-50 micron). Hij was gecomprimeerd tot de staat van metaal, omdat, volgens wetenschappers,van transparant tot ondoorzichtig. Het verlies aan transparantie is het belangrijkste criterium voor de omzetting van een gas in een metaal.
Het verlies van 's werelds enige monster van metallisch waterstof verdeelde de wereld in twee helften: een groep wetenschappers gelooft dat het monster met metallisch waterstof inderdaad bestond, terwijl anderen steeds meer geneigd zijn te geloven dat het alleen de droom was van een ouder wordende professor - Isa
Valentin Nikolaevich Ryzhov - Adjunct-directeur voor Wetenschap van het Instituut voor Hogedrukfysica, vernoemd L. F. Vereshchagina, Doctor of Physical and Mathematical Sciences / Institute for High Pressure Physics genoemd L. F. Vereshchagin
Adjunct-directeur wetenschap, Instituut voor hogedrukfysica LF Vereshchagina Valentin Nikolajevitsj Ryzhov, doctor in de natuurkunde en wiskunde, staat aan de kant van de optimisten: “Het lijkt erop dat Isaac Silver toch ondoorzichtige waterstof heeft gekregen. Maar dit kan geen pure metallische waterstof zijn, maar zijn halfgeleidende toestand. Mijn collega Mikhail Eremets, een voormalig medewerker van ons instituut, ontving ooit ook een halfgeleiderstatus van waterstof, waarna Isaac Silvera en het bedrijf een brief schreven waarin hij zijn ontdekking weerlegde. Nu Silver zijn resultaten heeft gepubliceerd, zijn er brieven verschenen "in de tegenovergestelde richting", waarin staat dat de experimenten die hij uitvoerde niet overtuigend genoeg zijn om te spreken van een ontdekking op wereldschaal. Ik denk dat bij de aangegeven drukken nog steeds metallische waterstof kan ontstaan,maar het is niet in staat om onder normale omstandigheden in een metastabiele toestand te zijn. Daarom, toen Silvera het eruit wilde halen, ging het monster gewoon in gas."
Maar het hoofd van de afdeling Toegepaste Wiskunde van de National Research Nuclear University "MEPhI", doctor in de fysische en wiskundige wetenschappen Nikolai Alekseevich Kudryashov is geneigd te geloven dat het hele verhaal met de metallische waterstof van Isaac Silver slechts een groot verlangen is, dat als realiteit wordt doorgegeven.
Promotie video:
Nikolay Alekseevich Kudryashov - Hoofd van de afdeling Toegepaste Wiskunde, National Research Nuclear University MEPhI, Doctor in de natuurkunde en wiskunde / NRNU MEPhI
"Om eerlijk te zijn, ik heb geen idee waar je op aarde zoveel druk kunt uitoefenen", zegt Nikolai Kudryashov. - Het is duidelijk dat theoretici alles lang geleden hebben berekend, en bij deze druk en de aangegeven temperatuur zou waterstof metallisch moeten worden, maar zoals we weten, verschillen theorie en praktijk soms fundamenteel. Nu zijn de meeste onderzoekers geneigd te geloven dat dit experiment niet schoon was. Het belangrijkste is dat niemand het kan herhalen, en "herhaalbaarheid" is de belangrijkste taak in de wetenschap ".
Desalniettemin berekenden Russische theoretische fysici van MEPhI, waaronder Kudryashov zelf, dat bij een druk van vijf miljoen atmosfeer en een temperatuur van minus 268 graden Celsius de fase van metallisch waterstof verkregen door Diaz en Silver supergeleidend zou zijn.
Voor de berekeningen werd het Eliashberg-systeem van vergelijkingen gebruikt, waarmee men het meest nauwkeurig de kritische temperatuur kan bepalen voor de overgang van een stof naar een supergeleidende toestand. De oplossing van dit systeem maakte het mogelijk om de kritische temperatuur van de overgang van metallisch waterstof naar een supergeleider te berekenen. Het bleek echter dat deze temperatuur veel lager is dan kamertemperatuur en gelijk is aan min 58 graden Celsius.
“Zo'n temperatuur stoort natuurlijk tal van technische toepassingen van supergeleiders niet, maar op voorwaarde dat het mogelijk is om metallische waterstof in grote hoeveelheden te verkrijgen. In de tussentijd moet zelfs de productie van een kleine hoeveelheid metallische waterstof nog worden bewezen”, legt Kudryashov uit.
Wat betreft de professor aan de Harvard University Isaac Silver, hij maakt momenteel een nieuwe diamantschroef om metallisch waterstof te verkrijgen.
Anna Urmantseva
