Durante 80 años seguidos, la "humanidad científica" ha estado luchando por crear hidrógeno metálico. Se convirtió literalmente en una idea fija: lograr la aparición de un metal ideal con superconductividad a temperatura ambiente, el "llenado" del combustible de cohete más poderoso, el material para crear un "escudo" a partir de una bomba de neutrones.
La transición a la "etapa del metal" fue corroborada en 1935 por Eugene Wigner y Bell Huntington. Argumentaron que a temperatura ambiente el hidrógeno se transformará en una forma metálica a una presión de 25 GPa y comenzará a exhibir las propiedades de un superconductor. Desde entonces, físicos que trabajan con altas presiones, parecía que valía la pena un poco de "adición", ya que sucederá lo predicho: el hidrógeno se solidificará. Sin embargo, la presión inicialmente calculada de 300 mil atmósferas ya ha aumentado a cinco millones y aún no se ha obtenido hidrógeno metálico.
Técnicamente, es prácticamente imposible lograr tal presión en la Tierra, incluso en el núcleo de nuestro planeta, la presión no supera los tres millones de atmósferas. Después de que la presión “excediera” el millón, quedó claro que tendríamos que tomar algo más duro, por ejemplo diamantes, construir pinzas con ellos y presionar, minimizando al máximo el punto de aplicación de la fuerza. Este tornillo de banco de diamante fue creado, utilizado por científicos de la Universidad de Harvard (Isaac Silver, Thomas D. Cabot, Ranga Díaz) y logró alcanzar la etapa de hidrógeno metálico, que felizmente se informó al mundo entero en la revista Science.
Y aquí está la mala suerte: tan pronto como Isaac Silver y sus colegas estaban a punto de sacarlo, uno de los diamantes se desmoronó en "motas de polvo" y la muestra desapareció irrevocablemente; nadie pudo encontrarla. Suena, por supuesto, muy intrigante, pero de hecho, como dicen los físicos, no hay nada de sorprendente en esto. Una presión de cinco millones de atmósferas es precisamente la máxima fuerza de un diamante. Cuando se elimina el estrés, las cámaras se destruyen con bastante frecuencia. Uno de los diamantes colapsó por completo y el hidrógeno, aparentemente, entró en estado gaseoso. Debe entenderse que estamos hablando de una dosis microscópica de una sustancia. Para obtener la presión "loca", los diamantes se afilan y presionan en una junta de metal con un agujero en el medio. El gas se bombea a un espacio diminuto (10-50 micrones). Fue comprimido al estado de metal, ya que, según los científicos,de transparente a opaco. La pérdida de transparencia es el principal criterio para la transformación de un gas en metal.
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La pérdida de la única muestra mundial de hidrógeno metálico dividió al mundo en dos mitades: un grupo de científicos cree que la muestra con hidrógeno metálico sí existió, mientras que otros se inclinan cada vez más a creer que era solo el sueño de un profesor anciano: Isa
Valentin Nikolaevich Ryzhov - Director adjunto de Ciencias del Instituto de Física de Alta Presión que lleva el nombre de L. F. Vereshchagina, Doctor en Ciencias Físicas y Matemáticas / Instituto de Física de Alta Presión que lleva el nombre de L. F. Vereshchagin
Director Adjunto de Ciencias, Instituto de Física de Alta Presión LF Vereshchagina Valentin Nikolaevich Ryzhov, Doctor en Física y Matemáticas, está del lado de los optimistas: “Parece que Isaac Silver obtuvo hidrógeno opaco después de todo. Pero este no podría ser hidrógeno metálico puro, sino su estado semiconductor. Mi colega Mikhail Eremets, un ex empleado de nuestro instituto, también recibió en un momento un estado semiconductor de hidrógeno, después de lo cual Isaac Silvera y la compañía escribieron una carta refutando su descubrimiento. Ahora que Silver ha publicado sus resultados, han aparecido cartas "en la dirección opuesta", que afirman que los experimentos que realizó no son lo suficientemente convincentes como para hablar de un descubrimiento a escala global. Creo que a las presiones indicadas, aún podría surgir hidrógeno metálico,pero no es capaz de estar en un estado metaestable en condiciones normales. Por lo tanto, cuando Silvera quiso sacarlo, la muestra simplemente se convirtió en gas ".
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Pero el jefe del Departamento de Matemáticas Aplicadas de la Universidad Nacional de Investigación Nuclear "MEPhI", doctor en Ciencias Físicas y Matemáticas, Nikolai Alekseevich Kudryashov, se inclina a creer que toda la historia con el hidrógeno metálico de Isaac Silver es solo un gran deseo, que se hace pasar por realidad.
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Nikolay Alekseevich Kudryashov - Jefe del Departamento de Matemáticas Aplicadas, MEPhI de la Universidad Nacional de Investigación Nuclear, Doctor en Física y Matemáticas / NRNU MEPhI
"Para ser honesto, no tengo ni idea de en qué lugar de la Tierra se puede soportar tanta presión", dice Nikolai Kudryashov. - Está claro que los teóricos han calculado todo hace mucho tiempo, y a esta presión y la temperatura indicada, el hidrógeno debería volverse metálico, sin embargo, como sabemos, la teoría y la práctica a veces difieren fundamentalmente. Ahora, la mayoría de los investigadores se inclinan a creer que este experimento no fue limpio. Lo importante es que nadie puede repetirlo, y la “repetibilidad” es la principal tarea de la ciencia”.
Sin embargo, los físicos teóricos rusos del MEPhI, incluido el propio Kudryashov, calcularon que a una presión de cinco millones de atmósferas y una temperatura de menos 268 grados Celsius, la fase de hidrógeno metálico obtenida por Díaz y Silver sería superconductora.
Para los cálculos se utilizó el sistema de ecuaciones de Eliashberg, que permite determinar con mayor precisión la temperatura crítica para la transición de una sustancia a un estado superconductor. La solución de este sistema permitió calcular la temperatura crítica de la transición del hidrógeno metálico a un superconductor. Sin embargo, resultó que esta temperatura es mucho más baja que la temperatura ambiente y es igual a menos 58 grados Celsius.
“Por supuesto, tal temperatura no interferirá con numerosas aplicaciones técnicas de superconductores, pero con la condición de que sea posible obtener hidrógeno metálico en grandes cantidades. Mientras tanto, aún debe demostrarse incluso la producción de una pequeña cantidad de hidrógeno metálico”, explicó Kudryashov.
En cuanto al profesor Isaac Silver de la Universidad de Harvard, actualmente está fabricando un nuevo tornillo de banco de diamante para obtener hidrógeno metálico.
Anna Urmantseva
