Harvard-Wissenschaftler erschütterten die Welt, nachdem sie offiziell ihren Erfolg bei der Herstellung eines völlig neuen Materials veröffentlicht hatten, das es sonst nirgendwo im Universum gibt: metallischer Wasserstoff. Die Ergebnisse wurden kürzlich in der Zeitschrift von veröffentlicht.Wissenschaft.
[Bildquelle: Harvard]
Es war letzten Oktober, als Physiker der Harvard UniversityIsaac Silvera sorgte für Aufsehen, nachdem er einige Colleges eingeladen hatte, Zeuge von etwas zu werden, das sie noch nie zuvor gesehen hatten: metallischer Wasserstoff. Das Wort verbreitete sich schnell, bald genug standen Hunderte von Menschen Schlange, um einen Blick in ein Mikroskop zu werfen, um eine zu sehenrötlich-silberner Punkt zwischen zwei Diamantspitzen gefangen.
Die Ergebnisse könnten, wenn sie validiert werden, die größte Entdeckung in der Wissenschaft aller Zeiten sein.
"Wenn es wahr ist, wäre es fantastisch."sagt Reinhard Böhler, ein Physiker an der Carnegie Institution for Science in Washington, DC. "Dies ist etwas, worauf wir als Gemeinschaft seit Jahrzehnten drängen."
Warum ist es wichtig?
Die Herstellung von festem metallischem Wasserstoff könnte die Wissenschaft, wie wir sie kennen, revolutionieren. Metallischer Wasserstoff gilt als Supraleiter bei Raumtemperatur. Im Moment gibt es keine anderen Supraleiter bei Raumtemperatur, was die Anwendungen praktisch endlos macht.
Ein Supraleiter bei Raumtemperatur könnte neue Drähte erzeugen, die während der Übertragung nicht an Leistung verlieren, wodurch Hunderte von Millionen pro Jahr eingespart werden. Darüber hinaus könnten immens starke Magnete hergestellt werden, damit MRTs bei Raumtemperatur betrieben werden können, wodurch sie einfacher und kostengünstiger zu warten sind undproduzieren.
Darüber hinaus könnten die gleichen starken Magnete, die in MRTs verwendet werden könnten, auch verwendet werden, um kritisch dichtes Plasma zu erzeugen und die Welt der Fusionsenergie zu eröffnen – möglicherweise bei Raumtemperatur.
Vielleicht am erstaunlichsten sind die möglichen Anwendungen im interplanetaren Reisen.
„Leute bei der NASA oder der Air Force haben mir gesagt, dass eine Erhöhung von 450 Sekunden [des spezifischen Impulses] auf 500 Sekunden einen großen Einfluss auf die Raketentechnik haben würde“, Isaac Silvera, der Thomas D. CabotProfessor für Naturwissenschaften an der Harvard University, erzähltInvers. „Wenn Sie metallischen Wasserstoff auslösen können, um sich zur molekularen Phase zu erholen, beträgt die berechnete [Energiefreisetzung] 1700 Sekunden.“
Metallischer Wasserstoff wird auch als "metastabil" vorgeschlagen - das heißt, wenn das Material auf einen sehr hohen Druck komprimiert und dann freigesetzt wird, bleibt es bei diesem Druck. Die Eigenschaften sind ähnlich denen von Kohlenstoff - komprimieren Sie es genug und ein Diamantbilden, wird der Diamant durch das Nachlassen des Drucks nicht zurückverwandelt, obwohl er nach dem Erhitzen in Graphit umgewandelt wird.
Das Verfahren zur Erzeugung von metallischem Wasserstoff wurde seit seiner Entstehung postulierterster Vorschlag 1935 von Eugene Wigner und Hillard Bell Huntingdon. Die Idee war, dass unter immensem Druck ein molekulares Wasserstoffgitter zusammenbricht und Elektronen frei von einem Molekül zum nächsten fließen lassen. Die Wissenschaftler schlugen bescheiden vor, dass Drücke von erzeugt werden25GPa würde die Bedingungen für die Bildung von festem metallischem Wasserstoff erfüllen.
Natürlich wurde die Zahl stark unterschätzt. Jahrzehnte später und mit Druck über 10 malmehr als 25GPa, der mystische metallische Wasserstoff war nirgendwo zu sehen.
Also wie hat Harvard das gemacht?
Hochdruck-Wasserstoff-Experimente sind tadellos schwierig durchzuführen. Harvard-Wissenschaftler haben das Problem jedoch bekämpft, 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 überDer der Mittelpunkt der Erde. Unter dem starken Druck kann der Wasserstoff Defekte auf die Oberfläche der Diamanten zwingen. Die beschädigten Diamanten werden spröde, wodurch sich Risse bilden können. Um das Problem zu bekämpfen, fügen Wissenschaftler den Diamanten eine transparente Schutzschicht hinzu.
Unter dem intensiven 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 Schutzschicht hinzu.
Das Hinzufügen eines anderen Materials kann die Ergebnisse verzerren, sagen Forscher.
Harvard wird einer eingehenden Prüfung unterzogen
Natürlich sind nicht alle von den Behauptungen überzeugt. Wie es sich gehört, erfordern außergewöhnliche Behauptungen außergewöhnliche Beweise.
Die zusätzlichen Beschichtungen machen Lasermessungen immer schwieriger, genau zu bestimmen, was in der Mitte passiert. Leider ist dies nicht der einzige Fehler im Experiment.
Wasserstoff unter einen Druck von über setzen400 Gigapascal GPafast4 Millionen Mal
Atmosphärendruck! bewirkt, dass der Wasserstoff schwarz wird, was die Fähigkeit des Lasers, das Material zu durchdringen, weiter behindert."Aus unserer Sicht nicht überzeugend," sagt Mikhail Eremets
, der derzeit festen metallischen Wasserstoff am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz studiert.
Ist also fester metallischer Wasserstoff entstanden?
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