Metalliskt väte

Chockvågskompression, 1996Edit

i mars 1996 rapporterade en grupp forskare vid Lawrence Livermore National Laboratory att de serendipitously hade producerat det första identifierbart metalliska väte i ungefär en mikrosekund vid temperaturer på tusentals Kelvin, tryck på över 100 GPa (1 000 000 atm; 15 000 000 psi) och densiteter på cirka 0,6 g/cm3. Teamet förväntade sig inte att producera metalliskt väte, eftersom det inte använde fast väte, ansågs nödvändigt och arbetade vid temperaturer över de som specificerades av metalliseringsteorin. Tidigare studier där fast väte komprimerades inuti diamantstäd till tryck på upp till 250 GPa (2,500,000 atm; 37,000,000 psi), bekräftade inte detekterbar metallisering. Teamet hade helt enkelt försökt mäta de mindre extrema elektriska konduktivitetsförändringarna de förväntade sig. Forskarna använde en 1960-talets lätta gaspistol, som ursprungligen användes i guidade missilstudier, för att skjuta en slagplatta i en förseglad behållare innehållande ett halv millimeter tjockt prov av flytande väte. Det flytande väte var i kontakt med ledningar som leder till en anordning som mäter elektrisk resistans. Forskarna fann att när trycket steg till 140 GPa (1 400 000 atm; 21 000 000 psi) sjönk det elektroniska energibandets gap, ett mått på elektriskt motstånd, till nästan noll. Bandgapet av väte i dess okomprimerade tillstånd är cirka 15 eV, vilket gör det till en isolator, men när trycket ökar avsevärt sjönk bandgapet gradvis till 0,3 eV. Eftersom den termiska energin hos vätskan (temperaturen blev omkring 3,000 K eller 2,730 xnumx C på grund av komprimering av provet) var över 0,3 eV, kan väte betraktas som metalliskt.

annan experimentell forskning, 1996 – 2004edit

många experiment fortsätter i produktionen av metalliskt väte i laboratorieförhållanden vid statisk kompression och låg temperatur. Arthur Ruoff och Chandrabhas Narayana från Cornell University i 1998, och senare Paul Loubeyre och ren Exportoria LeToullec från kommissariatet jacobl ’ Obbignergie Atomique, Frankrike i 2002, har visat att vid tryck nära dem i mitten av jorden (320-340 GPa eller 3,200,000–3,400,000 atm) och temperaturer på 100-300 K (−173–27 fortfarande inte en sann alkalimetall, på grund av den icke-noll bandgapet. Strävan att se metalliskt väte i laboratorium vid låg temperatur och statisk kompression fortsätter. Studier pågår också på deuterium. Shahriar Badiei och Leif Holmlid från Göteborgs universitet har 2004 visat att kondenserade metalliska tillstånd gjorda av upphetsade väteatomer (Rydberg-Materia) är effektiva promotorer till metalliskt väte.

pulserat laseruppvärmningsexperiment, 2008Edit

det teoretiskt förutsagda maximumet av smältkurvan (förutsättningen för det flytande metallvätet) upptäcktes av Shanti Deemyad och Isaac F. Silvera genom att använda pulserad laseruppvärmning. Väte-rik molekylär silan (SiH
4) hävdades vara metalliserad och bli superledande av M. I. Eremets et al.. Detta påstående är omtvistat, och deras resultat har inte upprepats.

Observation av flytande metalliskt väte, 2011edit

under 2011 rapporterade Eremets och Troyan att de observerade det flytande metalliska tillståndet av väte och deuterium vid statiska tryck av 260-300 GPa (2,600,000–3,000,000 atm). Detta påstående ifrågasattes av andra forskare 2012.

Z-maskin, 2015edit

år 2015 tillkännagav forskare vid Z Pulsed Power Facility skapandet av metalliskt deuterium med tät flytande deuterium, en elektrisk isolator-till-ledare-övergång associerad med en ökning av optisk reflektivitet.

hävdade observation av fast metalliskt väte, 2016Edit

den 5 oktober 2016 Ranga Dias och Isaac F. Silvera från Harvard University släppte påståenden om experimentella bevis för att fast metalliskt väte hade syntetiserats i laboratoriet vid ett tryck på cirka 495 gigapascals (4 890 000 atm; 71.800.000 psi) med hjälp av en diamant städcell. Detta manuskript var tillgängligt i oktober 2016 och en reviderad version publicerades därefter i tidskriften Science i januari 2017.

i tryckversionen av papperet skriver Dias och Silvera:

med ökande tryck observerar vi förändringar i provet, går från transparent, till svart, till en reflekterande metall, den senare studerade vid ett tryck av 495 GPa… reflektansen med användning av en Drude frielektronmodell för att bestämma plasmafrekvensen på 30,1 eV vid T = 5,5 K, med en motsvarande elektronbärartäthet på 6.7.1023 partiklar/cm3, i överensstämmelse med teoretiska uppskattningar. Egenskaperna är de av en metall. Fast metalliskt väte har producerats i laboratoriet.

Silvera uppgav att de inte upprepade sitt experiment, eftersom fler tester kan skada eller förstöra deras befintliga prov, men försäkrade det vetenskapliga samfundet att fler tester kommer. Han uppgav också att trycket så småningom skulle släppas för att ta reda på om provet var metastabilt (dvs., om det skulle kvarstå i sitt metalliska tillstånd även efter att trycket släpptes).

strax efter att påståendet publicerades i Science publicerade Nature ’ s news division en artikel om att vissa andra fysiker betraktade resultatet med skepsis. Nyligen har framstående medlemmar av högtrycksforskningssamhället kritiserat de påstådda resultaten, ifrågasatt det påstådda trycket eller närvaron av metalliskt väte vid det påstådda trycket.

i februari 2017 rapporterades att provet av påstådd metallisk väte förlorades, efter att diamantstädet innehöll mellan bröt.

i augusti 2017 utfärdade Silvera och Dias ett erratum till Science-artikeln angående korrigerade reflektansvärden på grund av variationer mellan den optiska densiteten hos stressade naturliga diamanter och de syntetiska diamanter som används i deras pre-compression diamond anvil cell.

i juni 2019 hävdade ett team vid kommissariatet jacobl l ’ auxnignergie atomique et aux auxnergies alternatives (franska alternativa energier & atomenergikommissionen) att ha skapat metalliskt väte vid omkring 425GPa med hjälp av en toroidal profil diamantstädcell producerad med hjälp av elektronstrålebearbetning

experiment på fluid deuterium vid National Ignition Facility, 2018Edit

i augusti 2018 meddelade forskare nya observationer angående den snabba omvandlingen av flytande deuterium från en isolerande till en metallform under 2000 K. Anmärkningsvärt avtal finns mellan experimentella data och förutsägelserna baserade på Kvantmonte Carlo-simuleringar, vilket förväntas vara den mest exakta metoden hittills. Detta kan hjälpa forskare att bättre förstå jätte gasplaneter, såsom Jupiter, Saturnus och relaterade exoplaneter, eftersom sådana planeter tros innehålla mycket flytande metalliskt väte, vilket kan vara ansvarigt för deras observerade kraftfulla magnetfält.