Физики из Гарвардского университета Ранга Диас и Айзек Сильвера утверждают, что впервые синтезировали металлический водород, получив то, чего физики пытаются добиться уже более 80 лет. В их исследовании говорится, что блестящий металл удалось получить, сжав водород под огромным давлением почти в пять миллионов атмосфер и охладив до 5,5 кельвина, пишет журнал Nature, ссылаясь на препринт работы, опубликованный на сервере препринтов arXiv.
Отрецензированная версия доклада была опубликована 26 декабря в журнале Science, но скептики говорят, что она содержит мало новой информации, и сомневаются в успехе опыта, учитывая, что ему предшествовала долгая история неудачных попыток синтезировать металлический водород.
Производство металлического водорода в лаборатории была мечтой исследователей высокого давления с 1935 года, когда физики-теоретики Юджин Вигнер и Белл Хантингтон впервые предсказали возможности перехода водорода в металлическое состояние.
Водород - бесцветный газ, самый распространенный элемент во Вселенной. При сжатии давлением в тысячи атмосфер его можно получить сначала в жидком, а потом и в твердом состоянии - в виде прозрачного, не проводящего электричество материала.
Теоретики предсказали, что, дополнительно увеличив давление, можно заставить водород перейти в металлическое состояние, в котором он будет обладать сверхпроводимостью при температурах, близких к комнатной. Кроме того, в виде металла он запасает огромную энергию и его удобно хранить, что важно для ракетостроения.
Как отмечает Nature, получив металлический водород, физики могли бы исследовать в лаборатории газовые планеты-гиганты типа Юпитера, которые теоретически имеют в ядрах металлический водород. Тогда можно было бы объяснить, как они поддерживают магнитное поле.
Диас и Сильвера утверждают, что сжали газообразный водород, использовав алмазную наковальню, создававшую давление в 4,95 миллиона атмосфер в охлаждаемой жидким гелием ячейке. Этот прибор представляет собой пару высококачественных алмазов с плоскими отшлифованными гранями наковальни. Их сжимают, вкручивая длинные стальные винты.
С 1930-х годов был ряд неудачных экспериментов по получению металлического водорода
Попытки синтеза материала начались во второй половине XX века, но до сих пор нельзя с уверенностью сказать, что он был получен, пишет интернет-издание N+1.
Был ряд неудачных экспериментов, последним вызвавшим споры стал опубликованный в 2011 году отчет физиков из немецкого Химического института Макса Планка в Майнце. Российский физик Михаил Еремец, возглавлявший группу, заявил, что его команда не представила убедительных доказательств.
Ранее гарвардский коллектив ученых уже предпринимал попытки синтеза металлического водорода - в ходе экспериментов физики выявили несколько проблем, осложняющих достижение больших давлений. В первую очередь водород способен проникать в алмаз и делать его более хрупким. С ростом давлений это приводит к разрушению "наковальни", объясняет N+1.
Кроме того, лазерное излучение, используемое для мониторинга состояния ячейки, также может привести к разрушению алмаза (например, инфракрасное излучение способно превратить алмаз в графит). Чтобы избежать этих сложностей, авторы модифицировали традиционный эксперимент.
Физики покрыли алмазные поверхности аморфным оксидом алюминия толщиной 50 нанометров для предотвращения диффузии водорода. Кроме того, использование лазерного излучения в эксперименте было минимизировано - оценка давлений делалась на основе количества оборотов винта.
Скептики сомневаются в надежности работы
Сторонние эксперты сомневаются в полученных результатах. Они указывают, что эксперимент был поставлен лишь один раз и не воспроизводился.
Кроме того, далеко не очевидно, что блестящий материал - на самом деле водород, цитирует Nature геофизика Александра Гончарова из Института Карнеги в Вашингтоне, округ Колумбия. Гончаров, раскритиковавший методы лаборатории Сильверы, предполагает, что этот материал может представлять собой оксид алюминия, который покрывает алмазы в наковальне, и может по-разному вести себя под давлением.
Убедить экспертов может повторение эксперимента и дополнительные тесты. По словам Айзека Сильверы, решение опубликовать статью с ограниченным количеством подтверждающих тестов было связано с тем, что образец может разрушиться при дальнейшей работе с ним. Сейчас, когда исследование опубликовано, физики планируют провести с полученным материалом ряд тестов.