金属水素は技術の様相を変えるでしょう-それが蒸発するまで
XNUMX世紀の鍛造では、鋼もチタンも希土類元素の合金も鍛造されていません。 金属光沢のある今日のダイヤモンドの金床では、最もとらえどころのないガスとして私たちが今でも知っているものが輝いていました...
周期表の水素は、アルカリ金属、つまりリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウムのみを含む最初のグループの一番上にあります。 当然のことながら、科学者たちは、それも金属の形をしているのではないかと長い間疑問に思ってきました. 1935 年、ユージーン ウィグナーとヒラード ベル ハンティントンは、条件を最初に提案しました。 水素は金属になることができます. 1996 年、ローレンス リバモア国立研究所のアメリカの物理学者であるウィリアム ネリス、アーサー ミッチェル、およびサミュエル ウィアーは、ガス銃を使用して水素が金属状態で偶発的に生成されたことを報告しました。 2016 年 495 月、Ranga Diaz と Isaac Silvera は、5 GPa (約 10 × XNUMX6 atm) およびダイヤモンド チャンバー内で 5,5 K の温度で。 ただし、実験は著者によって繰り返されておらず、独自に確認されていません。 その結果、科学界の一部は定式化された結論に疑問を呈しています。
金属水素は高重力下で液体の形をしている可能性があるという提案があります。 巨大ガス惑星の内部木星と土星のように。
今年の495月末に、教授のグループ。 ハーバード大学の Isaac Silveri は、実験室で金属水素が生成されたと報告しました。 彼らは、サンプルをダイヤモンドの「アンビル」で XNUMX GPa の圧力にさらし、その分子がガス H を形成します。2 崩壊し、水素原子から金属構造が形成されました。 実験の著者によると、結果として得られる構造は 準安定つまり、極端な圧力がなくなった後でも金属のままです。
さらに、科学者によると、金属水素は 高温超伝導体. 1968 年、コーネル大学の物理学者である Neil Ashcroft は、水素の金属相が超伝導である可能性があると予測しました。 これだけでも、現在送電中およびすべての電子機器の加熱の結果として失われている電力の 0 分の XNUMX を節約できます。
気体、液体、および固体状態 (水素は 20 K で凝縮し、14 K で凝固する) の常圧下では、水素原子が結合して分子対になり、それらの電子を交換するため、この元素は電気を通しません。 したがって、金属では伝導帯を形成し、電流キャリアである十分な自由電子がありません。 理論的には、原子間の結合を破壊するために水素を強く圧縮すると、電子が放出され、水素は電気の導体、さらには超伝導体になります。
水素をダイヤモンドで金属状に圧縮
新しい形態の水素も役立つ可能性があります 卓越した性能を持つロケット燃料. 「金属水素を作るには膨大なエネルギーが必要です」と教授は説明します。 銀。 「この形態の水素が分子ガスに変換されると、多くのエネルギーが放出され、人類に知られている最も強力なロケット エンジンになります。」
この燃料で作動するエンジンの比推力は 1700 秒になります。 現在、水素と酸素が一般的に使用されており、そのようなエンジンの比推力は 450 秒です。 科学者によると、新しい燃料により、宇宙船はより大きなペイロードを持つ単段ロケットで軌道に到達し、他の惑星に到達できるようになります。
次に、室温で動作する金属水素超伝導体は、磁気浮上を使用した高速輸送システムの構築を可能にし、電気自動車の効率と多くの電子デバイスの効率を向上させます。 エネルギー貯蔵市場にも革命が起こるでしょう。 超伝導体は抵抗がゼロであるため、電気回路にエネルギーを蓄え、必要になるまで循環させることができます。
この熱意に注意してください
しかし、金属水素が圧力と温度の通常の条件下で安定していることを科学者はまだ確認していないため、これらの明るい見通しは完全には明らかではありません。 メディアからコメントを求められた科学界の代表者は、懐疑的であるか、せいぜい控えめです. 最も一般的な仮定は、実験を繰り返すことです。なぜなら、XNUMX つの想定される成功は... 想定される成功に過ぎないからです。
現時点では、氷点下の温度で液体水素を圧縮するために使用された、前述のXNUMXつのダイヤモンドアンビルの後ろに小さな金属片しか見えません。 教授の予想です。 シルベラと彼の同僚たちは本当にうまくいくのだろうか？ 近い将来、実験者がサンプルの圧力を徐々に下げて温度を上げる方法を見てみましょう。 そうすることで、彼らは水素が蒸発しないことを願っています。
