L-idroġenu metalliku se jibdel il-wiċċ tat-teknoloġija - sakemm jevapora

Fil-forges tas-seklu XNUMX, la l-azzar u lanqas it-titanju jew il-ligi ta 'elementi ta' art rari ma huma falsifikati. Fl-inkwini tad-djamanti tal-lum bi tleqqija metallika tiddi dak li għadna nafu bħala l-aktar gassijiet elużivi ...

L-idroġenu fit-tabella perjodika jinsab fil-quċċata tal-ewwel grupp, li jinkludi biss metalli alkali, jiġifieri, litju, sodju, potassju, rubidju, cesium u francium. Mhux taʼ sorpriża, ix-xjentisti ilhom staqsew jekk, ukoll, għandhiex il-forma metallika tagħha. Fl-1935, Eugene Wigner u Hillard Bell Huntington kienu l-ewwel li pproponew kundizzjonijiet li taħthom l-idroġenu jista' jsir metalliku. Fl-1996, il-fiżiċi Amerikani William Nellis, Arthur Mitchell, u Samuel Weir fil-Laboratorju Nazzjonali Lawrence Livermore irrappurtaw li l-idroġenu kien ġie prodott aċċidentalment fl-istat metalliku permezz ta 'pistola tal-gass. F'Ottubru 2016, Ranga Diaz u Isaac Silvera ħabbru li kienu rnexxielhom jiksbu idroġenu metalliku bi pressjoni ta' 495 GPa (madwar 5 × 10⁶ atm) u f'temperatura ta' 5,5 K f'kamra tad-djamanti. Madankollu, l-esperiment ma kienx ripetut mill-awturi u ma kienx ikkonfermat b'mod indipendenti. bħala riżultat, parti mill-komunità xjentifika tiddubita l-konklużjonijiet ifformulati.

Hemm suġġerimenti li l-idroġenu metalliku jista 'jkun f'forma likwida taħt pressjoni gravitazzjonali għolja. ġewwa pjaneti ġganti tal-gassbħal Ġove u Saturnu.

Fl-aħħar ta’ Jannar ta’ din is-sena, grupp ta’ prof. Isaac Silveri tal-Università ta’ Harvard irrapporta li l-idroġenu metalliku kien ġie prodott fil-laboratorju. Huma ssuġġettaw il-kampjun għal pressjoni ta '495 GPa f'"inkwini" tad-djamanti, li l-molekuli tagħhom jiffurmaw il-gass H₂ iddiżintegrat, u struttura tal-metall ġiet iffurmata minn atomi tal-idroġenu. Skont l-awturi tal-esperiment, l-istruttura li tirriżulta metastabblili jfisser li jibqa 'metalliku anke wara li l-pressjoni estrema tkun waqfet.

Barra minn hekk, skond ix-xjenzati, l-idroġenu metalliku jkun superkonduttur ta 'temperatura għolja. Fl-1968, Neil Ashcroft, fiżiku fl-Università ta’ Cornell, bassar li l-fażi metallika tal-idroġenu tista’ tkun superkonduttiva, jiġifieri, twettaq l-elettriku mingħajr ebda telf ta’ sħana u f’temperaturi ferm ogħla minn 0°C. Dan waħdu jiffranka terz tal-elettriku li llum jintilef fit-trażmissjoni u bħala riżultat tat-tisħin tal-apparat elettroniku kollu.

Taħt pressjoni normali fi stat gassuż, likwidu u solidu (l-idroġenu jikkondensa f'20 K u jissolidifika f'14 K), dan l-element ma jmexxix l-elettriku minħabba li l-atomi tal-idroġenu jingħaqdu f'pari molekulari u jiskambjaw l-elettroni tagħhom. Għalhekk, m'hemmx biżżejjed elettroni ħielsa, li fil-metalli jiffurmaw faxxa ta 'konduzzjoni u huma trasportaturi tal-kurrent. Kompressjoni qawwija ta 'idroġenu biss sabiex teqred ir-rabtiet bejn l-atomi teoretikament tirrilaxxa l-elettroni u tagħmel l-idroġenu konduttur ta' l-elettriku u anke superkonduttur.

Idroġenu kompressat f'forma metallika bejn djamanti

Forma ġdida ta 'idroġenu tista' wkoll isservi fjuwil rokit b'rendiment eċċezzjonali. "Jeħtieġ ammont kbir ta 'enerġija biex tipproduċi idroġenu metalliku," jispjega l-professur. Fidda. "Meta din il-forma ta 'idroġenu tiġi kkonvertita f'gass molekulari, tiġi rilaxxata ħafna enerġija, li tagħmilha l-aktar magna rokit b'saħħitha magħrufa mill-umanità."

L-impuls speċifiku ta 'magna li taħdem b'dan il-fjuwil se jkun ta' 1700 sekonda. Fil-preżent, l-idroġenu u l-ossiġnu huma komunement użati, u l-impuls speċifiku ta 'tali magni huwa 450 sekonda. Skont ix-xjenzat, il-fjuwil il-ġdid se jippermetti lill-inġenju spazjali tagħna jilħaq l-orbita b’rokit bi stadju wieħed b’tagħbija akbar u jippermettilu jilħaq pjaneti oħra.

Min-naħa tiegħu, superkonduttur tal-idroġenu metalliku li jaħdem f'temperatura tal-kamra jagħmilha possibbli li jinbnew sistemi ta 'trasport b'veloċità għolja bl-użu ta' levitazzjoni manjetika, iżid l-effiċjenza tal-vetturi elettriċi u l-effiċjenza ta 'ħafna apparati elettroniċi. Se jkun hemm ukoll rivoluzzjoni fis-suq tal-ħażna tal-enerġija. Peress li s-superkondutturi għandhom reżistenza żero, ikun possibbli li tinħażen l-enerġija f'ċirkwiti elettriċi, fejn tiċċirkola sakemm tkun meħtieġa.

Oqgħod attent b’dan l-entużjażmu

Madankollu, dawn il-prospetti brillanti mhumiex kompletament ċari, peress li x-xjenzati għad iridu jivverifikaw li l-idroġenu metalliku huwa stabbli taħt kundizzjonijiet normali ta 'pressjoni u temperatura. Rappreżentanti tal-komunità xjentifika, li ġew avviċinati mill-midja għall-kummenti, huma xettiċi jew, fl-aħjar każ, riservati. L-aktar postulat komuni huwa li tirrepeti l-esperiment, għax wieħed suppost suċċess huwa... biss suppost suċċess.

Fil-mument, biċċa żgħira ta 'metall tista' tidher biss wara ż-żewġ inkwini tad-djamanti imsemmija hawn fuq, li kienu użati biex jikkompressaw l-idroġenu likwidu f'temperaturi ferm taħt l-iffriżar. Huwa t-tbassir tal-prof. Silvera u l-kollegi tiegħu se jaħdmu tassew? Ejja naraw fil-futur qarib kif l-esperimentaturi bi ħsiebhom inaqqsu gradwalment il-pressjoni u jżidu t-temperatura tal-kampjun biex issir taf. U meta jagħmlu dan, jittamaw li l-idroġenu biss... ma jevaporax.