Metalik hidrojen

Dört buçuk milyon atmosfere sahip olan metalik hidrojen, bir dizi yüksek sıcaklık iletkeninde geçiş sıcaklığının en kritik sıcaklığına sahip olabilir. İtalyan-Alman teorik fizikçiler grubunun ön hesaplamalarına göre elementin kritik sıcaklığı 242 K (eksi otuz bir derece Celsius) 'dır.

Hidrojen gazı, 20 K'lik bir sıcaklıkta bir sıvıya dönüştürülür. Sıcaklık, başka bir 6 K değerine indirilirse, elemanı katı bir halde transfer etmek mümkündür. Hanington ve Wigner 1935'te laboratuarda hidrojen üretimini önerdi. Onların görüşüne göre, yüksek basınç kullanmak gerekiyordu - yaklaşık 25 GPa (bir GPa yaklaşık on bin atmosfere eşittir). Böylece, yüksek basınç etkisi altında element, dielektrik elementten iletken elemente kadar bir hidrojen izotopu haline gelir. İlk haldeki gazın iletken özelliklere sahip olduğuna dikkat edilmelidir. Tıpkı metaller gibi eleman elektriği iletir ve katı halde olmayabilir. Başka bir deyişle, hidrojen metalik özelliklere sahip bir sıvı da olabilir .

1971'de Kagan'ın önderliğindeki Sovyet teorik bilim adamlarının çalışmaları yayınlandı. Bir grup fizikçi, metalik hidrojenin metastabil olabileceğini savundu. Bu artan basınca maruz bırakılmasından sonra, eleman orijinal durumuna geçmeyeceği anlamına gelir - dielektrik özelliklere sahip bir gaz. Bununla birlikte, bu aşamada metalik hidrojen kullanacak zamana sahip olup olmayacak hala belli değil.

Pilot plandaki ilk başarı, Şubat ayında 1975'te alındı. Vereshchagin liderliğindeki bir grup bilim adamı metalik hidrojen oluşturdu. İnce bir tabaka halinde 4.2 K'lik bir sıcaklığın etkisi altında, 300 GPa düzeyinde bir basınca maruz kalan elmas külçelerle, gazın elektrik direncinde bir milyon kat azalma da gözlemlendi. Bu, hidrojenin metalik bir hale geçtiğini gösterdi.

Yüksek basınç elde etmek için elmas örs kullanılır. İki suni elmas formunda sunuluyor ; noktalar bir basının yardımıyla birbirlerine baskı yapıyor. Sonuç olarak, çapı bir milimetrenin onda birkaçı olan kesim üzerinde gerekli basınç oluşur. Soğutulmuş bir numune, hücredeki bu hücrede bulunur. Aynı yerde bulunan numuneye, ekipman minyatür termokupllar, elektrotlar ve diğer ölçüm cihazları getiriliyor.

Bilim adamlarının çalışmalarındaki bir sonraki aşama, metalik durumun süper iletken hale gelme ihtimalini aydınlatmaktır. Bu sorunun cevabını ilk kez Neil Ashcroft yapmıştı. Teorisyen "metalik" hidrojenin 200 K'yi aşan yüksek sıcaklıkların etkisi altında "egzotik" özelliklere sahip olacağını öngördü.

Kısa süre önce Alman ve İtalyan fizikçilerinin çalışmaları yayınlandı. Yazarlar, Cooper çiftlerinin oluşumu için elektron-fonon mekanizması nedeniyle 242 K'lık rekor kritik bir sıcaklığa ulaşıldığını ve bununla birlikte yüksek basınç eyleminin gerekli olduğunu (450 GPa hakkında) ve bunun da dört buçuk milyon olduğuna dikkat çekiyorlar Atmosferik basıncın üstünde.

Bir kristaldeki periyodik bir kafeste hareket sırasında Cooper çiftlerinin elektron-fonon oluşumunda, elektron pozitif yüklü en yakın iyonları çeker. Bu durumda kafesin önemsiz bir deformasyonu vardır ve kısa bir süre için pozitif yük konsantrasyonu artar. Konsantrasyonun artması nedeniyle bir başka elektron çekilir. Yani, her iki elektron çekicidir. Sıçmayan sıcaklıkta, iyonlar denge durumlarının yakınında titreşir. Fononlar osilasyon verilerinin kuantumudur.