Zniknął Święty Graal fizyki - metaliczny wodór

Pod koniec stycznia fizycy ogłosili, że udało się wytworzyć wodór w stałym (), metalicznym stanie! Święty Graal fizyki wysokich ciśnień powstał na Uniwersytecie Harvarda, gdzie przeprowadzono najbardziej niezwykłe eksperymenty. Istnienie wodoru w takim stanie przewidziano teoretycznie w latach 30. ubiegłego wieku, jednak do teraz nikomu nie udało się go uzyskać.

Jak wszyscy wiemy, wodór w warunkach normalnych, w przeciwieństwie do innych pierwiastków pierwszej grupy, nie jest metalem w stanie ciekłym lub stałym, lecz gazem. Od dawna sądzi się, że może on występować w formie ciekłej we wnętrzach olbrzymich planet gazowych takich jak Jowisz czy Saturn.

Miesiąc temu udało się go wytworzyć również na Ziemi. Teraz o tym niesamowitym odkryciu, które odmieniło świat fizyki, znowu zrobiło się głośno, a to za sprawą zniknięcia próbki z metalicznym wodorem.

Naukowcy przetrzymywali metaliczny wodór w specjalnej pułapce stworzonej z dwóch diamentów, temperaturze bliskiej zeru absolutnemu i przy wysokim ciśnieniu. Jednak w trakcie prowadzenia kolejnych testów okazało się, że diamentowa pułapka rozpadła się, a metaliczny wodór zniknął.

Pierwsza próbka metalicznego wodoru. Fot. Uniwersytet Harvarda.

Próbka miała grubość zaledwie 1,5 mikrometra i średnicę 10 mikrometrów, czyli pięć razy mniejszą od średnicy włosa. Naukowcy nie wiedzą, jak do tego doszło i gdzie podział się Święty Graal. Prawdopodobnie wraz z rozpadem diamentowej pułapki spadło ciśnienie i metaliczny wodór zmienił stan skupienia na gazowy.

Chociaż to wielka tragedia dla badaczy, to jednak przy okazji tego wypadku uświadomili sobie fakt, że metaliczny wodór nie jest stabilny w wyższej temperaturze i mniejszym ciśnieniu, chociaż wcześniej zakładali, że będzie.

Naukowcy zamierzają w najbliższych tygodniach wytworzyć kolejną próbkę i przeprowadzić na niej serię zaplanowanych badań. Tymczasem ich uwaga skupia się przede wszystkim na przeprojektowaniu i wzmocnieniu diamentowej pułapki, która najwyraźniej nie jest w stanie zapewnić bezpieczeństwa Świętemu Graalowi w warunkach ekstremalnie wysokiego ciśnienia i niskiej temperatury.

Przypomnijmy, że pod koniec stycznia naukowcy z Uniwersytetu Harvarda, pod kierownictwem prof. Isaaca Silvery, wytworzoną próbkę wodoru poddali ciśnieniu rządu 495 GPa. Wytworzona w ten sposób struktura miała być metastabilna, co oznacza, że pozostaje w tym stanie nawet po obniżeniu ciśnienia.

Najciekawszy jest w tym fakt, że metaliczny wodór jest świetnym nadprzewodnikiem. Nadprzewodniki to materiały, które mają zerowy opór elektryczny, więc mogą niesamowicie zwiększać wydajność układów elektronicznych.

Mogą też przyspieszyć rozwój prac nad technologią lewitacji elektromagnetycznej. W ten sposób mogą powstać jeszcze szybsze lewitujące pociągi, bardziej wydajne samochody elektryczne czy bardziej wydajne akumulatory.

Ale to nie wszystko. Metaliczny wodór mógłby stać się wysokowydajnym paliwem dla rakiet. Do wytworzenia takiego paliwa potrzebna byłaby ogromna energia, która byłaby uwalniana podczas powrotnej zamiany na wodór cząsteczkowy.

Źródło: / Fot. Isaac Silvera/Harvard University