实验室创造的金属氢,如果是合法的,将彻底改变物理学

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哈佛大学的研究人员宣布,他们已经能够将液氢压缩成金属。哈佛大学/ YouTube

早在1935年,物理学家尤金·维格纳普林斯顿大学的希拉德·贝尔·亨廷顿预测,如果受到足够大的压力,氢就会变成固体金属。在过去的几十年里,世界各地一些精英实验室的科学家们一直在努力实现这个目标吗用激光和电脉冲轰击氢,并试图将它挤在钻石之间。乐动体育网站5.0

驱使他们的不仅仅是好奇心。如果金属氢能被制造出来并在室温下保持稳定,它可能是一种非常有用的材料。首先,科学家们认为它将是一种超导体,能够让电子流过它而没有任何能量损失。当加热时,它会释放出巨大的能量,使其有可能成为改变火箭发射规则的推进剂。

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但是金属氢有一个缺点吗?到目前为止,还没有人能够真正生产出它。乐动体育网站5.0哈佛大学的研究人员认为,他们在实验室中首次制造出了金属氢。在一篇文章发表在《科学》杂志上,自然科学教授艾萨克Silvera和研究员Ranga Dias描述了在特殊处理的人造钻石砧之间在低温下压缩氢气,并观察它从透明到黑色,最终变成一种反射光物质的过程。乐动体育网站5.0他们总结道:“这些性质是原子金属的性质。”

通讯作者西尔维拉没有回复电子邮件,但在一段哈佛YouTube视频中,他说:“我们制作了一种新材料。这种物质以前在地球上从未存在过。”

其他人也认为这一发现意义重大。

“这篇论文可能是几十年来物理学中最重要的论文之一。它(从实验上)解决了一个主要的突出问题。杰弗里·m·麦克马洪乐动体育网站5.0他是华盛顿州立大学(Washington State University)的物理学助理教授,没有参与这项研究。“如果金属氢表现出预期中的显著特性,情况尤其如此。”他说,金属氢可能成为“可能是已知的最强大的火箭燃料”。

为了创造物质,西尔维拉和迪亚斯开始通过压缩液氢——当液氢冷却到零下423华氏度(零下253摄氏度)时就会液化——在一个由两颗人造钻石制成的铁砧中。然后他们转动一个钢螺丝,对液氢施加越来越大的压力。

在大约是地球大气压力200万倍的压力下,氢气是透明的。但一旦他们将这种力量加倍到400万大气压(比地核内部的压力还要大),氢气就会变得不透明和黑色。进一步拧紧螺丝,氢气样品反射了大约90%的照射到它上的光。

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钻石砧压缩氢分子的图像。
R. Dias和I.F. Silvera/哈佛大学

哈佛大学科学家的发现距离金属氢首次被设想的时间已经过去了80多年。伊利诺伊大学教授解释说:“之所以花了这么长时间,是因为它变成金属的压力比维格纳和亨廷顿最初认为的要高。大卫·m·塞珀利乐动体育网站5.0他是凝聚态物理方面的专家。“在大约300个大气压的压力下,钻石非常容易开裂,特别是当氢气存在时。许多其他实验家都对Dias和Silvera能够成功地达到他们报告的压力感到惊讶。”

Ceperley警告说,这一发现还需要进一步的研究来验证。他说:“就连哈佛的研究小组也没有重复这一点。”“他们需要验证电池里的东西是纯氢,垫圈材料没有溶解在里面,成为金属。他们需要测量的不仅仅是光学反射率。”

但是在最近的文章在《自然》杂志上,一些科学家对这一发现表示怀疑,称他们希望看到更多的证据,证明金属汞确实被制造出来了。里维拉他告诉《纽约时报》他计划对氢进行额外的测量,使用一种叫做喇曼散射该公司使用激光。他还计划将样本带到美国政府阿贡国家实验室在伊利诺伊州,它将被x射线探测。

Ceperley也不相信金属氢一定会变成一种改变游戏规则的火箭燃料。他认为一旦压力被释放,它就不会像钻石那样保持稳定。相反,他预计它会恢复到只有在低压下才稳定的分子形式。“我认为最有可能的应用,”他说,“是教会我们如何用含氢化合物制造更好的超导体。显然,纯金属氢本身的压力太高,无法发挥作用。”

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