Металічны вадарод зменіць твар тэхнікі - датуль, пакуль ён не выпарыцца

У кузнях XNUMX стагоддзі не куюць ні сталь, ні нават тытан ці сплавы рэдказямельных элементаў. У сённяшніх алмазных кавадлах з металічным бляскам ззяла тое, што мы ведаем дагэтуль як самы няўлоўны з газаў…

Вадарод у табліцы Мендзялеева знаходзіцца на вяршыні першай групы, у якую ўваходзяць толькі шчолачныя металы, гэта значыць літый, натрый, калій, рубідый, цэзій і францыя. Нядзіўна, што навукоўцы даўно задаваліся пытаннем, ці не мае ён таксама сваёй металічнай формы. У 1935 годзе Юджын Вігнер і Хілард Бэл Хантынгтон першымі прапанавалі ўмовы, пры якіх. вадарод можа стаць металічным. У 1996 годзе амерыканскія фізікі Уільям Нэліс, Артур Мітчэл і Сэмюэл Вейр з Ліверморскай нацыянальнай лабараторыі Лоўрэнса паведамілі, што вадарод быў выпадкова атрыманы ў металічным стане з дапамогай газавай гарматы. У кастрычніку 2016 года Ранга Дыяс і Ісаак Сільвера абвясцілі, што ім удалося атрымаць металічны вадарод пры ціску 495 гПа (прыкладна 5 × 10).⁶ атм) і пры тэмпературы 5,5 Да ў алмазнай камеры. Аднак эксперымент аўтарамі не паўтараўся і не быў пацверджаны незалежна, у выніку чаго частка навуковай супольнасці ставіць пад сумнеў сфармуляваныя высновы.

Ёсць здагадкі, што металічны вадарод можа знаходзіцца ў вадкай форме пад высокім гравітацыйным ціскам. ўнутры гіганцкіх газавых планетнапрыклад Юпітэр і Сатурн.

У канцы студзеня гэтага года гурт праф. Ісаак Сільверы з Гарвардскага ўніверсітэта паведаміў, што ў лабараторыі быў атрыманы металічны вадарод. Яны падвергнулі ўзор ціску 495 гПа ў алмазных «кавадлах», малекулы якіх утвораць газ H₂ распаўся, і з атамаў вадароду ўтварылася металічная структура. На думку аўтараў эксперыменту, атрыманая структура метастабільнышто азначае, што ён застаецца металічным нават пасля спынення экстрэмальнага ціску.

Акрамя таго, на думку навукоўцаў, металічны вадарод быў бы высокатэмпературны звышправаднік. У 1968 годзе Ніл Эшкрофт – фізік з Карнэльскага ўніверсітэта – прадказаў, што металічная фаза вадароду можа быць звышправоднай, гэта значыць праводзіць электрычнасць без якіх-небудзь страт цяпла і пры тэмпературах значна вышэй 0°С. Адно гэта дазволіла б зэканоміць траціну электраэнергіі, якая сёння губляецца пры перадачы і ў выніку награвання ўсіх электронных прылад.

Пры нармальным ціску ў газападобным, вадкім і цвёрдым стане (вадарод кандэнсуецца пры 20 Да і дубянее пры 14 Да) гэты элемент не праводзіць электрычнасць, паколькі атамы вадароду аб'ядноўваюцца ў малекулярныя пары і абменьваюцца сваімі электронамі. Таму бракуе вольных электронаў, якія ў металах утвораць зону праводнасці і з'яўляюцца носьбітамі току. Толькі моцны сціск вадароду з мэтай разбурэння сувязяў паміж атамамі дазваляе тэарэтычна вызваліць электроны і зрабіць вадарод правадніком электрычнасці і нават звышправадніком.

Вадарод, сціснуты ў металічную форму паміж дыяментамі

Новая форма вадароду можа таксама служыць ракетнае паліва з выключнымі характарыстыкамі. «Для вытворчасці металічнага вадароду патрабуецца вялікая колькасць энергіі, - тлумачыць прафесар. Сярэбраны. "Калі гэта форма вадароду ператвараецца ў малекулярны газ, вызваляецца шмат энергіі, што робіць яго самым магутным ракетным рухавіком, вядомым чалавецтву".

Удзельны імпульс рухавіка, які працуе на гэтым паліве, складзе 1700 секунд. У наш час звычайна выкарыстоўваюцца вадарод і кісларод, а ўдзельны імпульс такіх рухавікоў складае 450 секунд. Па словах навукоўца, новае паліва дазволіць нашаму касмічнаму караблю выйсці на арбіту з дапамогай аднаступеннай ракеты з большай карыснай нагрузкай і дазволіць яму дасягнуць іншых планет.

У сваю чаргу металічны вадародны звышправаднік, які працуе пры пакаёвай тэмпературы, дазволіў бы будаваць высакахуткасныя транспартныя сістэмы з выкарыстаннем магнітнай левітацыі, павысіў бы эфектыўнасць электрамабіляў і эфектыўнасць шматлікіх электронных прылад. Адбудзецца рэвалюцыя і на рынку назапашвальнікаў энергіі. Паколькі звышправаднікі маюць нулявое супраціўленне, можна было б захоўваць энергію ў электрычных ланцугах, дзе яна цыркулюе да таго часу, пакуль яна не спатрэбіцца.

Будзьце асцярожныя з гэтым энтузіязмам

Аднак гэтыя бліскучыя перспектывы не зусім відавочныя, паколькі навукоўцам яшчэ трэба пераканацца, што металічны вадарод стабільны пры звычайных умовах ціску і тэмпературы. Прадстаўнікі навуковай супольнасці, да якіх СМІ звярнуліся па каментарыі, настроены скептычна або, у лепшым выпадку, стрымана. Самы распаўсюджаны пастулат - паўтарыць эксперымент, таму што адзін меркаваны поспех - гэта… толькі меркаваны поспех.

На дадзены момант невялікі кавалачак металу можна разглядзець толькі за вышэйзгаданыя дзве алмазныя кавадлы, якія выкарыстоўваліся для сціску вадкага вадароду пры тэмпературы значна ніжэй кропкі замярзання. Ці з'яўляецца прагноз праф. Ці сапраўды Сільвера і яго калегі спрацуюць? Паглядзім хуткім часам, як эксперыментатары маюць намер паступова зніжаць ціск і падвышаць тэмпературу ўзору, каб высветліць гэта. І пры гэтым яны спадзяюцца, што вадарод проста… не выпарыцца.