Harvard-Wissenschaftler erschütterten die Welt, nachdem sie offiziell ihren Erfolg bei der Schaffung eines völlig neuen Materials veröffentlicht hatten, das es sonst nirgendwo im Universum gibt: Metallischer Wasserstoff. Die Ergebnisse wurden kürzlich im Journal of veröffentlicht. Wissenschaft.
[Bildquelle : Harvard ]
Es war im letzten Oktober, als der Physiker der Harvard University Isaac Silvera sorgte für Aufsehen, nachdem er einige Colleges eingeladen hatte, etwas zu sehen, was sie noch nie gesehen hatten : Metallischer Wasserstoff . Das Wort verbreitete sich schnell, bald genug stellten sich Hunderte von Menschen an, um einen Blick in ein Mikroskop zu werfen, um a zu sehen. rötlich-silberner Punkt zwischen zwei Diamantspitzen .
Die Ergebnisse könnten, wenn sie validiert werden, die größte Entdeckung in der Wissenschaft sein, die es je gab.
"Wenn es wahr ist, wäre es fantastisch" sagt Reinhard Boehler , Physiker an der Carnegie Institution for Science in Washington, DC "Dies ist etwas, worauf wir als Gemeinschaft seit Jahrzehnten drängen."
Warum ist das wichtig?
Die Erzeugung von festem metallischem Wasserstoff könnte die Wissenschaft, wie wir sie kennen, sehr gut revolutionieren. Metallischer Wasserstoff wird als Supraleiter bei Raumtemperatur angesehen. Derzeit gibt es keine anderen Supraleiter bei Raumtemperatur, so dass die Anwendungen praktisch endlos sind.
Ein Supraleiter bei Raumtemperatur könnte neue Drähte erzeugen, die während der Übertragung keinen Strom verlieren und Hunderte von Millionen pro Jahr einsparen. Darüber hinaus könnten immens leistungsstarke Magnete hergestellt werden, die es MRTs ermöglichen, bei Raumtemperatur zu arbeiten, wodurch sie einfacher und billiger zu warten sindproduzieren.
Darüber hinaus könnten dieselben leistungsstarken Magnete, die in MRTs verwendet werden könnten, auch verwendet werden, um kritisch dichtes Plasma zu erzeugen und die Welt der Fusionskraft zu öffnen - möglicherweise bei Raumtemperatur.
Am erstaunlichsten sind vielleicht die möglichen Anwendungen im interplanetaren Reisen.
„Die Leute von der NASA oder der Luftwaffe haben mir gesagt, dass eine Erhöhung von 450 Sekunden [eines bestimmten Impulses] auf 500 Sekunden einen enormen Einfluss auf die Raketentechnik haben würde“, so Isaac Silvera, Thomas D. CabotProfessor für Naturwissenschaften an der Harvard University, erzählt Invers . "Wenn Sie metallischen Wasserstoff auslösen können, um sich in die molekulare Phase zurückzugewinnen, beträgt die dafür berechnete [Energiefreisetzung] 1700 Sekunden."
Es wird auch vorgeschlagen, dass metallischer Wasserstoff „metastabil“ ist. Wenn das Material auf einen hohen Druck komprimiert und dann freigesetzt wird, bleibt es bei diesem Druck. Die Eigenschaften ähneln denen von Kohlenstoff - komprimieren Sie es ausreichend und einen DiamantenWenn sich der Druck löst, ändert sich der Diamant nicht mehr. Obwohl ein Diamant nach dem Erhitzen wieder in Graphit umgewandelt wird.
Die Methode zur Erzeugung von metallischem Wasserstoff wurde seitdem postuliert. zuerst vorgeschlagen 1935 von Eugene Wigner und Hillard Bell Huntingdon. Die Idee war, dass unter immensen Drücken ein molekulares Wasserstoffgitter zerfällt und Elektronen frei von einem Molekül zum nächsten fließen können. Die Wissenschaftler schlugen bescheiden vor, Drücke von zu erzeugen. 25 GPa würde die Bedingungen für die Erzeugung von festem metallischem Wasserstoff erfüllen.
Natürlich wurde die Zahl stark unterschätzt. Jahrzehnte später und mit Druck über 10 mal mehr als 25 GPa, Der mystische metallische Wasserstoff war nirgends zu sehen.
Wie hat Harvard das gemacht?
Hochdruck-Wasserstoffexperimente sind einwandfrei schwierig durchzuführen. Harvard-Wissenschaftler bekämpften das Problem jedoch, indem sie eine dünne Metalldichtung zwischen zwei Diamanten mit flacher Spitze platzierten. Die Dichtung hält den Wasserstoff an Ort und Stelle, wenn die Diamantspitzen bei Drücken von mehr als zusammengedreht werdenDer der Erdmittelpunkt . Unter dem starken Druck kann der Wasserstoff Defekte auf die Oberfläche der Diamanten drücken. Die beschädigten Diamanten werden spröde, wodurch sich Risse bilden können. Um das Problem zu bekämpfen, fügen Wissenschaftler den Diamanten eine transparente Schutzbeschichtung hinzu.
Unter dem starken Druck kann der Wasserstoff Defekte auf die Oberfläche der Diamanten drücken. Die beschädigten Diamanten werden spröde, wodurch sich Risse bilden können. Um das Problem zu bekämpfen, fügen Wissenschaftler den Diamanten eine transparente Schutzbeschichtung hinzu.
Das Hinzufügen eines anderen Materials kann die Ergebnisse verzerren, sagen Forscher.
Harvard wird genau unter die Lupe genommen
Natürlich sind nicht alle von den Behauptungen überzeugt. Wie es sein sollte, erfordern außergewöhnliche Ansprüche außergewöhnliche Beweise.
Die zusätzlichen Beschichtungen machen es zunehmend schwieriger, mit Lasermessungen genau zu bestimmen, was in der Mitte passiert. Leider ist dies nicht der einzige Fehler im Experiment.
Wasserstoff unter einen Druck von mehr als 400 Gigapascal GPa fast 4 Millionen Mal atmosphärischer Druck! Bewirkt, dass der Wasserstoff schwarz wird, was die Fähigkeit des Lasers, in das Material einzudringen, weiter behindert.
"Aus unserer Sicht überzeugt es nicht" sagt Mikhail Eremets der derzeit festen metallischen Wasserstoff am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz studiert.
Wurde also fester metallischer Wasserstoff erzeugt?
Im Moment ist es schwer zu sagen. Während die strenge Prüfung, der Harvard ausgesetzt ist, möglicherweise schädlich erscheint, dient sie nur dazu, die Wissenschaft weiter voranzutreiben. Die Daten müssen vor dem Experiment analysiert, erneut analysiert und erneut erstellt werdenkann bestätigt oder abgewiesen werden. Trotz aller Vorwürfe falscher Befunde bleiben die Harvard-Wissenschaftler in ihren Befunden hoffnungsvoll.
Weitere Updates folgen in Kürze.
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Geschrieben von Maverick Baker