Seltsame neue Zustand der Wasserstoff erzeugt

Durch Zerkleinern leichteste Erdelement mit irrsinnig Druck, haben Wissenschaftler einen völlig neuen Zustand der Materie offenbart: Phase V Wasserstoff.

Die gequetscht Wasserstoff ist eine Vorstufe zu einem Zustand der Materie, die zunächst in den 1930er Jahren, genannt atomare solide metallischer Wasserstoff vorgeschlagen. Wenn abgekühlt, um genügend Temperaturen zu niedrig, kann Wasserstoff (die auf der Erde in der Regel als Gas gefunden wird) eine solide geworden; bei hoch genug Druck wenn das Element erstarrt, verwandelt es in ein Metall. Planetarische Wissenschaftler denken, dass das Innere des Jupiter weitgehend von dem Zeug hergestellt wird.

Und so vernichtende Wasserstoff bei solch hohen Drücke, die Physiker auch einen Einblick in die innere Atmosphäre des Gasriesen bekam, wo Druck erreichen Sie Millionen von Atmosphären (Erde). [Elementar, mein lieber: 8 Elemente, die Sie noch nie davon gehört]

Zerkleinerung von Wasserstoff

An der University of Edinburgh in Schottland Doktorand Philip Dalladay-Simpson und seine Kollegen Ross Howie und Eugene Gregoryanz eine kleine Menge von Wasserstoff zwischen zwei Diamant-Ambosse und den Druck auf 384 Gigapascals oder 55 Millionen Pfund pro Quadratzoll (Psi) gewählt. Im Vergleich dazu ist die Erdatmosphäre 100 Kilopascal oder 15 Pfund pro Quadratzoll auf Höhe des Meeresspiegels. Auf dem Jupiter das Gewicht der Atmosphäre trifft 29 Millionen Psi bei etwa 10.000 Meilen (16.000 Kilometer) unter der Wolkenobergrenze und Modelle deuten darauf hin, dass das ist, wo Wasserstoff in Form eines flüssigen Metalls erfolgen kann.

In diesem Fall wenn der Druck der 325-Gigapascal Mark oder 47 Millionen Psi, wurde der Wasserstoff eine solide, mit den Atomen bilden Schichten, die zwischen geordneten und wirre Arrangements wechselten. Dies ist das erste Mal jemand diese Form des Elements gesehen hat bei in der Nähe von Raumtemperatur (etwa 300 Grad Kelvin oder etwa 80 Grad Celsius), sagte der Wissenschaftler.

"Dies ist wesentlich höhere Drücke und deutlich höheren Temperaturen" als frühere Arbeiten, Dalladay-Simpson erzählt Live Science. Flüssiger Wasserstoff wird routinemäßig in der Industrie bei kryogenen Temperaturen mit Druck in die Zehntausende Atmosphären erstellt, aber niemand hat das Element genug um es zu festigen noch gekühlt, Dalladay-Simpson sagte. [Die 9 größten ungelösten Rätsel der Physik]

Die Siedetemperatur von Stoffen tendenziell steigen mit Druck (und umgekehrt fallen, wenn der Druck abfällt). Deshalb Kuchen Mischung Anweisungen unterscheiden sich, wenn Sie in Denver leben – Wasser kocht bei niedrigeren Temperaturen in den höheren Lagen. Mit Wasserstoff nur den immensen Druck im Labor erzeugt (oder ein Gasriese das innere) beginnt zu verflüssigen und das Gas schließlich zu verfestigen, wenn es bei nicht-kryogenen Temperaturen, wie Sie auf der Erdoberfläche ist.

Herstellung metallischer Wasserstoff

Im Jahr 2011, ein Team von Wissenschaftlern am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz, Deutschland, sagte sie hatte metallischen Wasserstoff geschaffen, aber dieser Anspruch später kam unter Feuer von anderen Wissenschaftlern und wurde nie in vollem Umfang bestätigt.

Dalladay-Simpson sagte sein Team schaffte eine Metall, aber sie kam zu schließen und dabei eine neue Phase der Wasserstoff gefunden. Jegliches Material kommt in verschiedenen Phasen. Obwohl fest, Flüssigkeit und Gas sind die bekannten Phasen, es gibt andere, die unter extremen Bedingungen erscheinen.

Dies geschieht, weil Quetschen des Wasserstoffs die einzelnen Atome zusammen zwingt. Wenn Sie nur normale Wasserstoff mit der Formel H2 gekühlt, schließlich würde bilden eine Eis-wie Solid, mit jedem Atom würde zu einem anderen, aber nicht so stark auf andere Paare verklebt werden. "Wenn wir Druck verwenden zwingen wir die Moleküle zu interagieren,", sagte Dalladay-Simpson. Druck macht die Atome zusammen mit allen ihren Nachbarn, und die H2-Anleihen beginnen zu brechen.

Um die neue Form des Wasserstoffs zu testen, die Forscher einen Laser auf sie gefeuert und beobachtet die Wellenlänge des Lichts verändert. Ihnen gesagt, dass die neue Struktur des Materials.

"Dieses Papier nicht in Anspruch nimmt einen metallischen Zustand, aber behauptet, die es ist eine Vorstufe zu den metallischen Zustand aufgrund von Ähnlichkeiten zwischen experimentell sehen wir und was für solide metallischer Wasserstoff, theoretisch vorhergesagt ist", sagte Howie, der jetzt eine wissenschaftliche Mitarbeiterin am Zentrum für hohen Druck Wissenschaft & Technologie Advanced Research in China ist.

Die Forscher sagten, sie sind nicht sicher, dass es ein Metall ist, weil sie die Leitfähigkeit testen konnte nicht, sagte Dalladay-Simpson. Die Kluft zwischen den Diamant-Ambosse ist so klein, dass Elektroden zum Testen der Leitfähigkeit nicht passen würde.

Erschütternde Diamanten

Wurden bestimmte, dass Wasserstoff hat einen metallischen Zustand (ohne Leitfähigkeit Test), hätte das Team erreichen sogar höhere Drücke, zumindest bis zu 400 bis 450 Gigapascals, sagte der Wissenschaftler.

Diesen Druck die Grenzwerte für Diamant Ambosse, übertreffen könnte, die splittern können, sagte Dalladay-Simpson. In Zukunft Durchläufe, hofft das Team um den Druck zu erhöhen und sehen, wie weit die Ambosse gehen können.

Andere Techniken, neben dem aktuellen Setup eignen nicht sich auch für Wasserstoff. "Wasserstoff ist unglaublich schwierig, bei solchen Bedingungen enthalten, als es sehr leicht, so dass es durch Materialien zu verbreiten, und sehr reaktiv, so leicht, Verbindungen bilden können", sagte Howie.

Dalladay-Simpson sagte, er ist aber nicht beirren, und plant weiter pushen – oder zerkleinern, wie es geschieht. Theoretische Vorhersagen schlagen auch vor, flüssiger metallischer Wasserstoff könnte auch eine Raumtemperatur Supraleiter.

Die Studie wird in der 7 Jan.-Ausgabe der Fachzeitschrift Nature beschrieben.

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