Физики нашли новые намеки на существование металлического водорода

Французские ученые заявили, что металлический водород возникает, если сжать это вещество до давления, превышающего атмосферное примерно в 4,2 млн раз

Ученые из Франции заявили, что ранее предсказанный металлический водород возникает, если сжать это вещество до давления, превышающего атмосферное примерно в 4,2 млн раз. Результаты их экспериментов были опубликованы в журнале Nature.

Водород, простейшее вещество и первый элемент таблицы Менделеева, представляет собой бесцветный и горючий газ или жидкость, которая состоит из молекул из двух атомов водорода. Около 90 лет назад физики предсказали, что водород, если сжать его до сверхвысоких давлений, перейдет в новую фазу, которая будет похожа по своим свойствам на металл.

В таком состоянии молекулы водорода перестанут существовать, а протоны потеряют свои электроны и объединятся в своеобразную кристаллическую решетку. Металлический водород, как показывают теоретические модели, может обладать сверхпроводящими свойствами даже при комнатных или близких к ним температурах, а также рядом других интересных свойств.

Физики из Британии, России и ряда других стран уже неоднократно заявляли, что им удалось достичь такого состояния, сжав водород до давления, превышающего атмосферное примерно в 2-3 млн раз. Научное сообщество каждый раз встречало подобные заявления достаточно скептически, так как в большинстве случаев предсказанные свойства металлического водорода в этих опытах не фиксировались, или же их невозможно было измерить и подтвердить.

Во многом, как пишут ученые из Центра ядерных исследований DAM в Иль-де-Франс (Франция), это было связано с тем, что подобные эксперименты проводятся при помощи алмазных наковален. Эти приборы позволяют сжимать образцы любой материи до сверхвысоких давлений, однако их масса и объем крайне ограничены. Это не позволяет точно измерить как свойства изучаемого вещества, так и то, насколько сильно оно было сжато.

Сверхпроводящий водород

Французские физики решили эту проблему, обработав внутреннюю поверхность алмазной наковальни при помощи пучка ионов и сделав ее пригодной для точных измерений давления. Используя подобный прибор, ученые начали сжимать водород, наблюдая за тем, как менялась его прозрачность по мере усиления сжатия.

Дело в том, что теория предсказывает, что электроны атомов водорода начнут совершенно по-иному взаимодействовать со светом после того, как это вещество перейдет в металлическое состояние. Внешне это будет проявляться в том, что водород резко станет непрозрачным как для видимого света, так и для инфракрасного излучения, вырабатываемого при помощи синхротронного ускорителя частиц.

Подобный переход, как показали опыты ученых из Франции, происходит в том случае, когда давление превысило отметку в 4,18 млн атмосфер. Если же давление немного снизить, то происходит обратный процесс - водород теряет металлические свойства и становится прозрачным. Эта особенность, как отмечают исследователи, говорит о том, что внутри сжатого газа происходит именно тот фазовый переход, который предсказывается теоретическими расчетами вековой давности.

При этом ученые подчеркивают, что им еще предстоит провести массу других проверок и экспериментов для того, чтобы доказать, что внутри алмазной наковальни действительно возник металлический водород. В частности, физики планируют измерить сопротивление этого материала и проверить, действительно ли он обладает сверхпроводящими свойствами при комнатной температуре, как это предсказывает теория.