Металл водород

Ученые из Гарвардского университета заявили, что впервые в истории получили в лабораторных усло­виях твердый металлический водород. Именно в та­кой форме он существует в недрах гигантских пла­нет, а на Земле может использоваться в технологиях будущего.
Теоретическую возможность фа­зового перехода водорода пред­сказали еще в 1935 году аме­риканские ученые Юджин Вигнер и Хиллард Хантингтон. В The Journal of Chemical Physics они писали, что при давлении 250 тыс. атмосфер у водорода должна появиться кристалличе­ская решетка и он станет метал­лом, обладающим сверхпрово­димостью. Давление в сотни раз выше, чем на дне Бездны Челлен­джера в Тихом океане, самой глу­бокой точке Земли, воспроизве­сти в лабораториях долгое время было нельзя. Но даже когда воз­можность появилась, ученым по­чему-то не удавалось подтвердить гипотезу Вигнера и Хантингто­на. Некоторые заявляли об успе­хе, однако научное сообщество со временем опровергало эти ре­зультаты (см. справку).
В январе этого года американ­цы Айзек Силвера и Ранга Диас написали в журнале Science, что они смогли.
«Это святой Грааль физики высоких давлений, — ска­зал Айзек Силвера в интервью The Harvard Gazette. — Это пер­вый образец металлического во­дорода на Земле. Вы видите то, чего никогда не существовало прежде».
Выяснилось, что металличе­ский водород требует еще бо­лее высокого давления, чем думали Вигнер и Хантингтон, — 400–500 гПа. К тому же фазовый переход можно осуществить толь­ко при экстремально низкой тем­пературе. Силвера и Диас сжали водород между двумя небольши­ми синтетическими алмазами в алмазной ячейке. Поверхность соприкосновения с водородом покрыли тонким слоем оксида алюминия, чтобы предотвратить диффузию в кристаллическую структуру. Исследователи созда­ли сверхэкстремальное давление, 495 гПа, и сверхнизкую темпера­туру — 3 K.

«С ростом давления матери­ал чернел. Мы полагаем, потому, что он стал полупроводником, способным поглощать свет, — по­ясняет Айзек Силвера. — Затем мы еще больше увеличили дав­ление, и материал стал блестя­щим».

«Есть вер­сия, что появление блеска связа­но с изменениями в поведении металлического алюминия, тон­ким слоем которого были покры­ты алмазные головки, — говорит ученый. — Авторы эксперимен­та пока отказываются его по­вторять, мотивируя опасениями разрушить аппаратуру. Это уси­ливает сомнения».

Если дальнейшие эксперимен­ты подтвердят, что Айзек Силве­ра и Ранга Диас действительно превращают водород в металл, перед учеными откроются новые горизонты. Именно в этой фор­ме водород существует в недрах крупных небесных тел, таких как Юпитер и Сатурн. Изучив его, мы сможем больше узнать о кос­мосе. Есть перспективы практи­ческого применения в электро­нике — теория предсказывает, что металлический водород дол­жен сохранять сверхпроводи­мость даже при комнатной тем­пературе.