Metallisk hydrogen

Sjokkbølgekompresjon, 1996rediger

I Mars 1996 rapporterte En gruppe forskere ved Lawrence Livermore National Laboratory at de hadde produsert det første identifiserbare metalliske hydrogenet i omtrent et mikrosekund ved temperaturer på tusenvis av kelvin, trykk på over 100 GPa (1.000.000 atm; 15.000.000 psi), og tetthet på ca 0,6 g/cm3. Teamet forventet ikke å produsere metallisk hydrogen, da det ikke brukte fast hydrogen, antatt å være nødvendig, og jobbet ved temperaturer over de som er spesifisert av metalliseringsteori. Tidligere studier der fast hydrogen ble komprimert inne i diamant ambolter til trykk på opptil 250 GPa (2,500,000 atm; 37,000,000 psi), bekreftet ikke detekterbar metallisering. Teamet hadde søkt å måle de mindre ekstreme elektriske ledningsevneendringene de forventet. Forskerne brukte en lysgasspistol fra 1960-tallet, opprinnelig brukt i guidede missilstudier, for å skyte en støtplate i en forseglet beholder som inneholder en halv millimeter tykk prøve av flytende hydrogen. Det flytende hydrogenet var i kontakt med ledninger som førte til en enhet som måler elektrisk motstand. Forskerne fant at da trykket steg til 140 GPa (1.400.000 atm; 21.000.000 psi), falt det elektroniske energibåndsgapet, et mål for elektrisk motstand, til nesten null. Bandgapet av hydrogen i sin ukomprimerte tilstand er omtrent 15 eV, noe som gjør det til en isolator, men da trykket øker betydelig, falt båndgapet gradvis til 0,3 eV. Fordi væskens termiske energi (temperaturen ble omtrent 3,000 K eller 2,730 °C på grunn av kompresjon av prøven) var over 0,3 eV, kan hydrogenet betraktes som metallisk.

annen eksperimentell forskning, 1996 – 2004rediger

mange eksperimenter fortsetter i produksjonen av metallisk hydrogen i laboratorieforhold ved statisk kompresjon og lav temperatur. Arthur Ruoff Og Chandrabhas Narayana Fra Cornell University i 1998, og senere Paul Loubeyre Og Ren@eyre LeToullec Fra commissariat hryvnergie Atomique, Frankrike I 2002, har vist at ved trykk nær De i Sentrum Av Jorden (320-340 GPa Eller 3,200,000–3,400,000 atm) og temperaturer på 100-300 K (−173–27 °C), hydrogen er fortsatt ikke et ekte Alkalimetall, På grunn av Ikke-Nullbåndsgapet. Jakten på å se metallisk hydrogen i laboratoriet ved lav temperatur og statisk kompresjon fortsetter. Studier pågår også på deuterium. Shahriar Badiei og Leif Holmlid fra Universitetet i Gøteborg har i 2004 vist at kondenserte metalliske tilstander laget av eksiterte hydrogenatomer (Rydberg matter) er effektive promotorer for metallisk hydrogen.

Pulsed laser heating experiment, 2008rediger

det teoretisk forutsagte maksimumet av smeltekurven (forutsetningen for det flytende metalliske hydrogenet) ble oppdaget Av Shanti Deemyad og Isaac F. Silvera ved hjelp av pulserende laseroppvarming. Hydrogenrik molekylær silan (SiH
4) ble hevdet å være metallisert og bli superledende Av M. I. eremets et al.. Denne påstanden er omstridt, og deres resultater har ikke blitt gjentatt.

Observasjon av flytende metallisk hydrogen, 2011rediger

i 2011 rapporterte Eremets og Troyan å observere flytende metallisk tilstand av hydrogen og deuterium ved statiske trykk på 260-300 GPa (2.600.000–3.000.000 atm). Denne påstanden ble utspurt av andre forskere i 2012.

Z-maskin, 2015rediger

i 2015 annonserte forskere ved Z Pulserende Kraftanlegg opprettelsen av metallisk deuterium ved hjelp av tett væske deuterium, en elektrisk isolator-til-lederovergang assosiert med en økning i optisk reflektivitet.

Hevdet observasjon av fast metallisk hydrogen, 2016rediger

Den 5. oktober 2016 utgav Ranga Dias og Isaac F. Silvera Fra Harvard University påstander om eksperimentelle bevis på at fast metallisk hydrogen hadde blitt syntetisert i laboratoriet ved et trykk på rundt 495 gigapascals (4.890.000 atm).; 71 800 000 psi) ved hjelp av en diamant amboltcelle. Dette manuskriptet var tilgjengelig i oktober 2016, og en revidert versjon ble senere publisert i tidsskriftet Science i januar 2017.

I preprint-versjonen av papiret skriver Dias og Silvera:

med økende trykk observerer vi endringer i prøven, går fra gjennomsiktig til svart, til reflekterende metall, sistnevnte studerte ved et trykk på 495 GPa… reflektansen bruker En Drude fri elektronmodell for å bestemme plasmafrekvensen på 30,1 eV Ved T = 5,5 K, med en tilsvarende elektronbærertetthet på 6.7×1023 partikler / cm3, i samsvar med teoretiske estimater. Egenskapene er de av et metall. Solid metallisk hydrogen har blitt produsert i laboratoriet.

— Dias & Silvera (2016)

Silvera uttalte at de ikke gjentok eksperimentet, siden flere tester kunne skade eller ødelegge deres eksisterende prøve, men forsikret det vitenskapelige samfunn om at flere tester kommer. Han uttalte også at trykket til slutt ville bli frigjort, for å finne ut om prøven var metastabil (dvs., om det ville fortsette i sin metalliske tilstand selv etter at trykket ble frigjort).

Kort tid etter at påstanden ble publisert I Science, publiserte Nature ‘ s news division en artikkel som sier at noen andre fysikere betraktet resultatet med skepsis. Nylig har fremtredende medlemmer av høytrykksforskningsmiljøet kritisert de påståtte resultatene, stilt spørsmål ved det påståtte trykket eller tilstedeværelsen av metallisk hydrogen ved de påståtte trykk.

i februar 2017 ble det rapportert at prøven av påstått metallisk hydrogen gikk tapt, etter at diamantens ambolter det var inneholdt mellom brøt.

I August 2017 utstedte Silvera Og Dias En erratum til Vitenskapsartikkelen, angående korrigerte refleksjonsverdier på grunn av variasjoner mellom den optiske tettheten av stressede naturlige diamanter og de syntetiske diamanter som brukes i deres pre-komprimering diamant amboltcelle.

i juni 2019 hevdet et team på commissariat à l ‘ hryvnergie atomique et aux@nergies alternativer (franske Alternative Energier & Atomic Energy Commission) å ha skapt metallisk hydrogen på rundt 425GPa ved hjelp av en toroidal profil diamant ambolt celle produsert ved hjelp av elektronstråle maskinering

Eksperimenter på væske deuterium På National Ignition Facility, 2018edit

i August 2018 annonserte forskere nye observasjoner om rask Transformasjon av væske deuterium fra en isolerende Til En Metallisk Form under 2000 k. Bemerkelsesverdig avtale er funnet mellom eksperimentelle data og spådommer basert På Quantum Monte Carlo simuleringer, som forventes å være den mest nøyaktige metoden til dags dato. Dette kan hjelpe forskere bedre å forstå gigantiske gassplaneter, Som Jupiter, Saturn og relaterte eksoplaneter, siden slike planeter antas å inneholde mye flytende metallisk hydrogen, som kan være ansvarlig for deres observerte kraftige magnetfelt.