Hidrogen metalic

compresia undelor de șoc, 1996Edit

în martie 1996, un grup de oameni de știință de la Laboratorul Național Lawrence Livermore au raportat că au produs serendipit primul hidrogen metalic identificabil pentru aproximativ o microsecundă la temperaturi de mii de kelvini, presiuni de peste 100 GPA (1.000.000 atm; 15.000.000 psi) și densități de aproximativ 0,6 g/cm3. Echipa nu se aștepta să producă hidrogen metalic, deoarece nu folosea hidrogen solid, considerat necesar și lucra la temperaturi peste cele specificate de teoria metalizării. Studiile anterioare în care hidrogenul solid a fost comprimat în interiorul nicovalelor de diamant la presiuni de până la 250 GPA (2.500.000 atm; 37.000.000 psi), nu au confirmat metalizarea detectabilă. Echipa a căutat pur și simplu să măsoare schimbările de conductivitate electrică mai puțin extreme pe care le așteptau. Cercetătorii au folosit un pistol cu gaz ușor din anii 1960, folosit inițial în studiile cu rachete ghidate, pentru a trage o placă de impact într-un recipient sigilat care conține o probă groasă de jumătate de milimetru de hidrogen lichid. Hidrogenul lichid era în contact cu firele care duceau la un dispozitiv care măsura rezistența electrică. Oamenii de știință au descoperit că, pe măsură ce presiunea a crescut la 140 GPA (1.400.000 atm; 21.000.000 psi), decalajul benzii electronice de energie, o măsură a rezistenței electrice, a scăzut la aproape zero. Decalajul de bandă al hidrogenului în starea sa necomprimată este de aproximativ 15 eV, făcându-l un izolator, dar, pe măsură ce presiunea crește semnificativ, decalajul de bandă a scăzut treptat la 0,3 eV. Deoarece energia termică a fluidului (temperatura a devenit de aproximativ 3.000 K sau 2.730 centi C datorită comprimării probei) a fost mai mare de 0,3 eV, hidrogenul ar putea fi considerat metalic.

alte cercetări experimentale, 1996–2004edit

multe experimente continuă în producția de hidrogen metalic în condiții de laborator la compresie statică și temperatură scăzută. Arthur Ruoff și Chandrabhas Narayana de la Universitatea Cornell în 1998, iar mai târziu Paul Loubeyre și REN LeToullec de la Comisariatul L ‘ L ‘ Xktsinergie Atomique, Franța în 2002, au arătat că la presiuni apropiate de cele din centrul Pământului (320-340 GPa sau 3.200.000–3.400.000 atm) și temperaturi de 100-300 K (−173–27 încă nu este un adevărat metal alcalin, din cauza decalajului de bandă diferit de zero. Căutarea de a vedea hidrogenul metalic în laborator la temperatură scăzută și compresie statică continuă. Studiile sunt, de asemenea, în curs de desfășurare pe deuteriu. Shahriar Badiei și Leif Holmlid de la Universitatea din Gothenburg au arătat în 2004 că stările metalice condensate formate din atomi de hidrogen excitați (Materia Rydberg) sunt promotori eficienți ai hidrogenului metalic.

experiment de încălzire cu laser pulsat, 2008Edit

maximul teoretic prezis al curbei de topire (condiția necesară pentru hidrogenul metalic lichid) a fost descoperit de Shanti Deemyad și Isaac F. Silvera prin utilizarea încălzirii cu laser pulsat. Silanul molecular bogat în hidrogen (SiH
4) a fost pretins a fi metalizat și a devenit supraconductor de către M. I. Eremets și colab.. Această afirmație este contestată, iar rezultatele lor nu au fost repetate.

observarea hidrogenului metalic lichid, 2011Edit

în 2011 Eremets și Troyan au raportat observarea stării metalice lichide a hidrogenului și deuteriului la presiuni statice de 260-300 GPa (2.600.000–3.000.000 atm). Această afirmație a fost pusă la îndoială de alți cercetători în 2012.

z machine, 2015edit

în 2015, oamenii de știință de la Z Pulsed Power Facility au anunțat crearea deuteriului metalic folosind deuteriu lichid dens, o tranziție electrică izolator-conductor asociată cu o creștere a reflectivității optice.

observarea revendicată a hidrogenului metalic solid, 2016Edit

la 5 octombrie 2016, Ranga Dias și Isaac F. Silvera de Universitatea Harvard au lansat pretenții de dovezi experimentale că hidrogenul metalic solid a fost sintetizat în laborator la o presiune de aproximativ 495 gigapascali (4.890.000 atm; 71.800.000 psi) folosind o celulă nicovală diamantată. Acest manuscris a fost disponibil în octombrie 2016, iar o versiune revizuită a fost publicată ulterior în revista Science în ianuarie 2017.

în versiunea preimprimată a hârtiei, Dias și Silvera scriu:

odată cu creșterea presiunii, observăm modificări ale eșantionului, trecând de la transparent, la negru, la un metal reflectorizant, acesta din urmă studiat la o presiune de 495 GPa… reflectanța folosind un model de electroni liberi Drude pentru a determina frecvența plasmei de 30,1 eV la T = 5,5 K, cu o densitate corespunzătoare a purtătorului de electroni de 6.7 1023 particule/cm3, în concordanță cu estimările teoretice. Proprietățile sunt cele ale unui metal. Hidrogenul metalic solid a fost produs în laborator.

Silvera a declarat că nu și-au repetat experimentul, deoarece mai multe teste ar putea deteriora sau distruge eșantionul existent, dar a asigurat comunitatea științifică că vor veni mai multe teste. El a mai declarat că presiunea va fi eliberată în cele din urmă, pentru a afla dacă eșantionul a fost metastabil (adică., dacă ar persista în starea sa metalică chiar și după eliberarea presiunii).

la scurt timp după ce afirmația a fost publicată în Science, Divizia de știri a naturii a publicat un articol în care afirma că alți fizicieni priveau rezultatul cu scepticism. Recent, membri proeminenți ai comunității de cercetare de înaltă presiune au criticat rezultatele revendicate, punând la îndoială presiunile revendicate sau prezența hidrogenului metalic la presiunile revendicate.

în februarie 2017, s-a raportat că eșantionul de hidrogen metalic revendicat a fost pierdut, după nicovalele de diamant pe care le-a conținut între rupt.

în August 2017, Silvera și Dias au emis un eratum la articolul Science, cu privire la valorile de reflectanță corectate datorate variațiilor dintre densitatea optică a diamantelor naturale stresate și diamantele sintetice utilizate în celula lor de nicovală diamant pre-compresie.

în iunie 2019, o echipă de la Comisariatul pentru energie alternativă (energiile alternative franceze & Comisia pentru Energie Atomică) a susținut că a creat hidrogen metalic la aproximativ 425GPa folosind o celulă de nicovală diamantată cu profil toroidal produsă folosind prelucrarea fasciculului de electroni

experimente pe deuteriu fluid la instalația Națională de aprindere, 2018Edit

în August 2018, oamenii de știință au anunțat noi observații cu privire la transformarea rapidă a deuteriului fluid dintr-o formă izolatoare într-o formă metalică sub 2000 K. Se constată un acord remarcabil între datele experimentale și predicțiile bazate pe simulările cuantice Monte Carlo, care se așteaptă să fie cea mai exactă metodă până în prezent. Acest lucru poate ajuta cercetătorii să înțeleagă mai bine planetele gazoase gigantice, cum ar fi Jupiter, Saturn și exoplanetele conexe, deoarece se crede că astfel de planete conțin mult hidrogen metalic lichid, care poate fi responsabil pentru câmpurile magnetice puternice observate.