O nouă revendicare mizată pentru hidrogenul metalic

Este posibil ca o echipă de oameni de știință să fi dat hidrogenului o apăsare suficient de puternică pentru a-l transforma într-un metal. Dar criticii contestă energic afirmația.

Cercetătorii de la Universitatea Harvard raportează că, la presiuni extrem de mari, hidrogenul a devenit reflectorizant – una dintre proprietățile cheie ale unui metal. Performanța a necesitat comprimarea hidrogenului la 4,9 milioane de ori presiunea atmosferică, raportează oamenii de știință online pe 26 ianuarie în Ştiinţă.

Dacă este corect, rezultatul ar fi punctul culminant al unei căutări de zeci de ani pentru un material care ar putea avea proprietăți neobișnuite, cum ar fi supraconductivitatea – capacitatea de a conduce electricitatea fără rezistență.

Dar fizicianul Eugene Gregoryanz de la Universitatea din Edinburgh, care lucrează la experimente similare, condamnă publicarea studiului ca fiind un eșec al procesului de revizuire al revistei. Având în vedere dovezile prezentate în lucrare, Gregoryanz este sceptic că presiunile pretinse au fost de fapt atinse și observă că cercetătorii au prezentat rezultate dintr-un singur experiment. „Cum este posibil să faci un singur experiment și să pretinzi un lucru atât de mare?” el spune.

Fizicianul Alexander Goncharov de la Instituția Carnegie pentru Știință din Washington, DC, este, de asemenea, contestat cu concluziile cercetătorilor. „Nu este demonstrat dacă au hidrogen deloc la presiune ridicată”, spune Goncharov.

Nu toți sunt atât de sceptici. „Cred că există șanse mari să fie corect”, spune fizicianul teoretician David Ceperley de la Universitatea Illinois din Urbana-Champaign. Presiunea la care hidrogenul a devenit reflectorizant se referă la locul în care fizicienii teoreticieni au calculat că ar trebui să se formeze un metal, spune Ceperley.

Calculele teoreticienilor indică, de asemenea, că hidrogenul metalic ar putea fi un supraconductor la temperatură înaltă (SN: 20.8.16, str. 18). Majoritatea supraconductoarelor funcționează doar la frig extrem, dar hidrogenul metalic poate funcționa chiar și la temperatura camerei – mai mare decât orice alt supraconductor cunoscut. Dacă da, descoperirea sa ar ridica speranțe că hidrogenul metalic supraconductor ar putea fi utilizat în liniile electrice, făcând transmisia de electricitate mult mai eficientă.

Pentru a pune presiune asupra hidrogenului, oamenii de știință îl captează ca un gaz între vârfurile a două diamante și le stoarce împreună. Nu este o sarcină ușoară. „Problema în fabricarea hidrogenului metalic a fost că presiunile prezise au fost foarte mari”, spune fizicianul Isaac Silvera de la Universitatea Harvard, un coautor al studiului. „Diamantele se sparg întotdeauna înainte de a putea obține acele presiuni.”

Pentru a preveni spargerea, oamenii de știință au netezit suprafața diamantelor pentru a elimina orice defecte și au acoperit pietrele într-un strat subțire de oxid de aluminiu pentru a preveni difuzarea hidrogenului în interior și crearea crăpăturilor. Cercetătorii au răcit, de asemenea, instalația la temperaturi de 83 kelvin (-190 ° Celsius) sau mai mici. Pe măsură ce oamenii de știință au crescut presiunea, hidrogenul a devenit mai întâi negru, indicând o posibilă fază semiconductoare, apoi a devenit reflectorizant, indicând un metal. Hidrogenul metalic ar putea fi fie un solid, fie un lichid, spune Silvera.

Dar astfel de experimente sunt complicate – doar câteva echipe de cercetători din lume sunt capabile să le realizeze. Una dintre capcane poate fi că hidrogenul scapă din cameră fără ca oamenii de știință să-și dea seama. Cu toate acestea, Silvera spune: „Suntem siguri că avem hidrogen acolo”.

Unele experimente anterioare cu hidrogen metalic au monitorizat hidrogenul pe măsură ce presiunea crește pentru a se asigura că hidrogenul nu a scăpat și pentru a studia evoluția acestuia. Pentru a face acest lucru, oamenii de știință folosesc o tehnică numită spectroscopie Raman, care implică strălucirea unui laser prin diamante și observarea luminii împrăștiate. Dar la presiuni atât de ridicate, laserele ar putea provoca ruperea diamantelor, spune Silvera. Deci, cercetătorii au folosit lasere numai după ce proba a ajuns la starea metalică.

Grupul lui Silvera nu este primul care a anunțat descoperirea hidrogenului metalic. Afirmațiile anterioare privind găsirea metalului au fost răsturnate (SN: 17/12/11, str. 9). „Nu este ultimul cuvânt”, spune Ceperley. „Ar trebui să încurajeze toate celelalte grupuri să iasă și să încerce să o reproducă.”