Επιστήμονες δημιούργησαν μεταλλικό υδρογόνο για πρώτη φορά

Επιστήμονες των Η.Π.Α πέτυχαν να συμπιέσουν υδρογόνο, τόσο έντονα, ώστε να έχει μετατραπεί σε ένα μέταλλο, δημιουργώντας ένα εντελώς νέο υλικό που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως ένας εξαιρετικά αποτελεσματικός αγωγός ηλεκτρισμού σε θερμοκρασίες δωματίου.

Η ανακάλυψη, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science, παρέχει την πρώτη επιβεβαίωση της θεωρίας που προτάθηκε το 1935 από τους φυσικούς Hillard Bell Huntington και Eugene Wigner ότι το υδρογόνο, συνήθως ένα αέριο, θα μπορούσε να υπάρξει σε μια μεταλλική κατάσταση, αν εκτεθεί σε ακραίες πιέσεις.

Αρκετές ομάδες αγωνίστηκαν να αναπτύξουν μεταλλικό υδρογόνο, το οποίο είναι ιδιαίτερα ακριβό, λόγω της δυνατότητάς του ως υπεραγωγός,  ένα υλικό που είναι εξαιρετικά αποτελεσματικό στο να άγει τον ηλεκτρισμό.

Επί του παρόντος, σε  υπεραγωγούς,  όπως αυτοί που χρησιμοποιούνται σε μία απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού, ή MRI, οι μηχανές πρέπει να ψύχονται με υγρό ήλιο για να τους κρατήσουν σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες, πράγμα που είναι δαπανηρό.

Οι αμερικανοί ερευνητές, με επικεφαλής τον καθηγητή φυσικών επιστημών Isaac Silvera, ανέφεραν ότι χρειάζονται περαιτέρω έρευνες, καθώς δεν είναι βέβαιοι αν το μεταλλικό υδρογόνο τους είναι στερεό ή υγρό, αν και κλίνουν υπέρ της στερεάς εκδοχής.


«Πρόκειται για το ιερό δισκοπότηρο της φυσικής υψηλής πιέσεων. Είναι το πρώτο δείγμα μεταλλικού υδρογόνου πάνω στη Γη, έτσι όταν το κοιτά κανείς, βλέπει κάτι που δεν έχει υπάρξει ποτέ πριν», δήλωσε ο Isaac Silvera.

Το υδρογόνο είναι ένα άχρωμο αέριο, που υπό ειδικές συνθήκες μπορεί να μετατραπεί σε μέταλλο. Το μεταλλικό υδρογόνο σε υγρή μορφή αποτελεί βασικό συστατικό των γιγάντιων πλανητών Δία και Κρόνου. Για να το δημιουργήσουν στη Γη, οι ερευνητές συμπίεσαν ένα μικροσκοπικό δείγμα υδρογόνου, ασκώντας πάνω του -με τη βοήθεια συνθετικών διαμαντιών- τεράστιες πιέσεις της τάξης των 495 γιγαπασκάλ, πολύ μεγαλύτερες από αυτές που ασκούνται στο κέντρο του πλανήτη μας. Σε τόσο ακραίες συνθήκες πίεσης, το στερεό μοριακό υδρογόνο διασπάται και τα μόριά του αποσυντίθενται σε ατομικό υδρογόνο, το οποίο είναι μέταλλο. Ακόμη και όταν η υψηλή πίεση σταματά, το ατομικό υδρογόνο παραμένει μεταλλικό (είναι δηλαδή μετα-σταθερό). 



Το επίτευγμα θα βοηθήσει τους επιστήμονες να απαντήσουν θεμελιώδη ερωτήματα για τη φύση της ύλης. Αλλά επίσης θα ανοίξει το δρόμο για μια σειρά από πρακτικές επαναστατικές εφαρμογές, όπως οι υπεραγωγοί ηλεκτρισμού σε συνθήκες θερμοκρασίας δωματίου. Κάτι τέτοιο θα μεταμορφώσει τις μεταφορές, την παραγωγή και αποθήκευση ενέργειας, τη διαστημική εξερεύνηση κ.α.


«Χρειάζεται τρομερή ποσότητα ενέργειας για να δημιουργηθεί το μεταλλικό υδρογόνο. Και αν μετατραπεί ξανά σε μοριακό υδρογόνο, τότε όλη αυτή η ενέργεια απελευθερώνεται, δημιουργώντας το πιο ισχυρό πυραυλικό καύσιμο που είναι γνωστό στον άνθρωπο, φέρνοντας έτσι επανάσταση στην πυραυλική τεχνολογία», δήλωσε ο Σιλβέρα. Αυτό, μεταξύ άλλων, θα διευκολύνει την εξερεύνηση άλλων μακρινών πλανητών.

Ομως στο παρελθόν κατά καιρούς είχαν γίνει ξανά ανακοινώσεις περί δημιουργίας μεταλλικού υδρογόνου, για να διαψευσθούν αργότερα. Και αυτή τη φορά, ουκ ολίγοι φυσικοί σε διάφορες χώρες (ΗΠΑ, Βρετανία, Γαλλία) δήλωσαν πως δεν έχουν καθόλου πειστεί ότι όντως δημιουργήθηκε μεταλλικό υδρογόνο και επιφυλάσσονται μέχρι γίνουν περισσότερα πειράματα.

Ο David Ceperley, καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Illinois Urbana-Champaign, ο οποίος δεν συμμετείχε στην έρευνα, δήλωσε ότι η ανακάλυψη, αν επιβεβαιωθεί, θα τελειώσει μια μακρά αναζήτηση δεκαετιών για το αν το υδρογόνο μπορεί να γίνει ένα μέταλλο, προσθέτοντας πολλά στην κατανόηση του πιο κοινού στοιχείου του σύμπαντος.
thecuriosityofcat

27/1/2017

0 σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου