Por 80 anos consecutivos, a "humanidade científica" tem se esforçado para criar hidrogênio metálico. Isso se tornou literalmente uma ideia fixa: conseguir o surgimento de um metal ideal com supercondutividade em temperatura ambiente, o "enchimento" do combustível de foguete mais poderoso, o material para criar um "escudo" de uma bomba de nêutrons.
A transição para o "palco de metal" foi comprovada em 1935 por Eugene Wigner e Bell Huntington. Eles argumentaram que, em temperatura ambiente, o hidrogênio se transformará em uma forma metálica a uma pressão de 25 GPa e começará a exibir as propriedades de um supercondutor. Desde então, físicos que trabalham com altas pressões, parecia que vale a pena um pequeno “acréscimo”, pois o previsto vai acontecer: o hidrogênio se solidificará. Porém, a pressão inicialmente calculada de 300 mil atmosferas já subiu para cinco milhões, e o hidrogênio metálico ainda não foi obtido.
Tecnicamente, é praticamente impossível atingir tal pressão na Terra, mesmo no centro do nosso planeta, a pressão não ultrapassa três milhões de atmosferas. Depois que a pressão “ultrapassou” um milhão, ficou claro que teríamos que pegar algo mais duro, por exemplo diamantes, construir pinças com eles e prensar, minimizando o ponto de aplicação de força o máximo possível. Esse torno de diamante foi criado, utilizado por cientistas da Universidade de Harvard (Isaac Silver, Thomas D. Cabot, Ranga Diaz) e conseguiu atingir o estágio de hidrogênio metálico, que foi felizmente relatado para o mundo inteiro na revista Science.
E aqui está o azar: assim que Isaac Silver e seus colegas estavam prestes a retirá-lo, um dos diamantes se desfez em "partículas de poeira", e a própria amostra desapareceu irrevogavelmente - ninguém foi capaz de encontrá-la. Parece, é claro, muito intrigante, mas na verdade, como dizem os físicos, não há nada de surpreendente nisso. Uma pressão de cinco milhões de atmosferas é precisamente a força máxima de um diamante. Quando o estresse é removido, as câmaras são destruídas com bastante frequência. Um dos diamantes desmoronou completamente e o hidrogênio, aparentemente, entrou em estado gasoso. Deve-se entender que estamos falando de uma dose microscópica de uma substância. Para obter a pressão "louca", os diamantes são afiados e pressionados em uma gaxeta de metal com um orifício no meio. O gás é bombeado para um espaço minúsculo (10-50 mícrons). Ele foi comprimido ao estado de metal, uma vez que, de acordo com os cientistas,de transparente a opaco. A perda de transparência é o principal critério para a transformação de um gás em metal.
A perda da única amostra mundial de hidrogênio metálico dividiu o mundo em duas metades: um grupo de cientistas acredita que a amostra com hidrogênio metálico existiu, enquanto outros estão cada vez mais inclinados a acreditar que era apenas o sonho de um professor idoso - Isa
Valentin Nikolaevich Ryzhov - Diretor Adjunto de Ciência do Instituto de Física de Alta Pressão em homenagem L. F. Vereshchagina, Doutor em Ciências Físicas e Matemáticas / Instituto de Física de Alta Pressão com o nome L. F. Vereshchagin
Subdiretor de Ciência, Instituto de Física de Alta Pressão LF Vereshchagina Valentin Nikolaevich Ryzhov, Doutor em Física e Matemática, está do lado dos otimistas: “Parece que Isaac Silver obteve hidrogênio opaco, afinal. Mas isso não poderia ser hidrogênio metálico puro, mas seu estado semicondutor. Meu colega Mikhail Eremets, ex-funcionário de nosso instituto, também certa vez recebeu um estado semicondutor de hidrogênio, após o qual Isaac Silvera e a empresa escreveram uma carta refutando sua descoberta. Agora que Silver publicou seus resultados, aparecem cartas "na direção oposta", que afirmam que os experimentos por ele realizados não são convincentes o suficiente para falar de uma descoberta em escala global. Acho que nas pressões indicadas, o hidrogênio metálico ainda pode surgir,mas não é capaz de estar em um estado metaestável em condições normais. Portanto, quando Silvera quis retirá-lo, a amostra simplesmente entrou em gás."
Mas o chefe do Departamento de Matemática Aplicada da National Research Nuclear University "MEPhI", Doutor em Ciências Físicas e Matemáticas Nikolai Alekseevich Kudryashov está inclinado a acreditar que toda a história com o hidrogênio metálico de Isaac Silver é apenas um grande desejo, que se passa como realidade.
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Nikolay Alekseevich Kudryashov - Chefe do Departamento de Matemática Aplicada, National Research Nuclear University MEPhI, Doutor em Física e Matemática / NRNU MEPhI
“Para ser honesto, não tenho ideia de onde na Terra você pode suportar tanta pressão”, diz Nikolai Kudryashov. - É claro que os teóricos calcularam tudo há muito tempo, e nessa pressão e na temperatura especificada, o hidrogênio deveria se tornar metálico, porém, como sabemos, a teoria e a prática às vezes diferem dramaticamente. Agora, a maioria dos pesquisadores está inclinada a acreditar que esse experimento não foi limpo. O importante é que ninguém pode repetir, e a “repetibilidade” é a principal tarefa da ciência”.
No entanto, os físicos teóricos russos do MEPhI, incluindo o próprio Kudryashov, calcularam que a uma pressão de cinco milhões de atmosferas e uma temperatura de 268 graus Celsius negativos, a fase do hidrogênio metálico obtido por Diaz e Prata seria supercondutora.
Para os cálculos, foi utilizado o sistema de equações de Eliashberg, que permite com mais precisão determinar a temperatura crítica para a transição de uma substância ao estado supercondutor. A solução desse sistema permitiu calcular a temperatura crítica de transição do hidrogênio metálico para um supercondutor. No entanto, descobriu-se que essa temperatura é muito mais baixa do que a temperatura ambiente e é igual a 58 graus Celsius negativos.
“É claro que essa temperatura não vai interferir em inúmeras aplicações técnicas de supercondutores, mas com a condição de que seja possível obter hidrogênio metálico em grandes quantidades. Nesse ínterim, mesmo a produção de uma pequena quantidade de hidrogênio metálico ainda precisa ser comprovada”, explicou Kudryashov.
Já o professor Isaac Silver da Universidade de Harvard está fazendo um novo torno de diamante para obter hidrogênio metálico.
Anna Urmantseva
