Versiunea actuală a paginii nu a fost încă verificată
Versiunea actuală a paginii nu a fost încă verificată de participanții cu experiență și poate diferi semnificativ de cea verificată pe 27 mai 2017; sunt necesare verificări.
Hidrogen metalic- un set de stări de fază ale hidrogenului care se află la presiune extrem de ridicată și a suferit o tranziție de fază. Hidrogenul metalic este o stare degenerată a materiei și, conform unor ipoteze, poate avea unele proprietăți specifice - supraconductivitate la temperatură ridicată și căldură specifică ridicată de tranziție de fază.
În anii 1930, omul de știință britanic John Bernal a propus că hidrogenul atomic, constând dintr-un proton și un electron și un analog complet al metalelor alcaline, s-ar putea dovedi stabil la presiuni ridicate. În 1935, Eugene Wigner și H. B. Huntington au efectuat calculele corespunzătoare. Ipoteza lui Bernal a fost confirmată - conform calculelor obținute, hidrogenul molecular se transformă în fază atomică metalică la o presiune de aproximativ 250 mii atmosfere (25 GPa) cu o creștere semnificativă a densității. Ulterior, estimările presiunii necesare pentru tranziția de fază au fost crescute, dar condițiile de tranziție sunt încă considerate potențial realizabile. Proprietățile hidrogenului metalic sunt prezise teoretic. Încercările de a-l obține, începând cu anii 1970, au condus la posibile episoade de hidrogen în 1996, 2008 și 2011, până când în cele din urmă, în 2017, profesorul Isaac Silvera și colegul său Ranga Díaz au obținut o probă stabilă la 5 milioane de atmosfere, totuși camera în care proba a fost depozitată prăbușită sub presiune și proba a fost pierdută.
Se crede că cantități mari de hidrogen metalic sunt prezente în nucleele planetelor gigantice - Jupiter, Saturn - și exoplanetele mari. Datorită compresiei gravitaționale, sub stratul de gaz ar trebui să existe un miez de hidrogen metalic.
Odată cu o creștere a presiunii externe la zeci de GPa, un grup de atomi de hidrogen începe să prezinte proprietăți metalice. Nucleele de hidrogen (protoni) se apropie unul de celălalt mult mai aproape decât raza Bohr, la o distanță comparabilă cu lungimea de undă a electronilor de Broglie. Astfel, forța de legare dintre electron și nucleu devine nelocalizată, electronii se leagă slab de protoni și formează un gaz de electroni liber, la fel ca în metale.
Faza lichidă a hidrogenului metalic diferă de faza solidă în absența ordinii de lungă durată. Există o dezbatere cu privire la intervalul acceptabil de existență a hidrogenului metalic lichid. Spre deosebire de heliu-4, care este lichid la temperaturi sub 4,2 și presiunea normală datorită energiei sale de vibrație în punctul zero, o serie de protoni strânși au o energie semnificativă de vibrație în punctul zero. În consecință, trecerea de la faza cristalină la faza dezordonată este de așteptat la presiuni și mai mari. Cercetarea lui N. Ashcroft permite o regiune de hidrogen metalic lichid la presiuni de aproximativ 400 GPa și temperaturi scăzute. În alte lucrări, E. Babaev sugerează că hidrogenul metalic poate fi un lichid superfluid metalic.
În 2011, a fost raportată observarea unei faze de metal lichid de hidrogen și deuteriu la o presiune statică de 260–300 GPa. , care a ridicat din nou întrebări în comunitatea științifică.
Comunitatea științifică a fost sceptică cu privire la această știre, așteptând un experiment repetat.
Compușii metastabili ai hidrogenului metalic sunt promițători ca combustibili compacti, eficienți și curați. Când hidrogenul metalic trece în faza moleculară normală, se eliberează de 20 de ori mai multă energie decât la arderea unui amestec de oxigen și hidrogen - 216 MJ/kg
Energia cu hidrogen, progresul tehnologic și siguranța mediului în industria metalurgiei feroase.
Reducerea directă a oxidului de fier cu hidrogen.
Metoda de reducere directă a fierului cu hidrogen astăzi, ca proces tehnologic, a rămas neschimbată - special preparat, adică minereu îmbogățit, un concentrat care conține oxidul de fier principal, este redus într-un cuptor cu arbore folosind combustibil solid, așa cum a fost și caz în antichitate, sau În acest scop, se folosește gazul transformat - metan natural, dar transformat într-un amestec de hidrogen și monoxid de carbon (CO).
3Fe2O3+H2= 2Fe3O4+H20
Fe3O4+H2=3FeO+H2O
FeO+H2=Fe+H2O
După cum sa descoperit acum, este posibil să se recupereze concentrate de minereu care nu au fost încă transformate în pelete. Mai mult, s-a dovedit că concentratul este redus chiar și într-un ritm mai rapid decât peletele obținute din acesta. Cu toate acestea, pe calea implementării acestui proces există dificultăți de natură pur tehnologică.
Cel mai interesant mod de a reduce oxidul de fier este posibilitatea de a folosi hidrogenul în modul de ardere. Procesul de recuperare în sine va decurge destul de repede, în plus, nu există impurități inutile: produsul de recuperare este fier și apă. Cu toate acestea, producția și stocarea hidrogenului este asociată cu multe dificultăți pur tehnice și economice. Prin urmare, hidrogenul este folosit până acum doar pentru producerea de pulberi metalice.
Există o tehnologie pentru reducerea la temperatură medie a oxidului de fier, când procesul de ardere și expunerea directă la hidrogen are loc la o temperatură de 470-8100C. Agentul reducător este hidrogenul, fie în formă pură, fie cu un amestec de monoxid de carbon. Fierul, în mod natural, este în stare solidă, formând un fel de burete atunci când este redus.
Analiza datelor de mai sus oferă motive pentru următoarele concluzii:
Dintre reacțiile de reducere a oxizilor de fier cu hidrogen, numai reacția (1.1) este exotermă. Odată cu creșterea temperaturii, raportul (%H2 O) / (%H2) în faza gazoasă de echilibru a acestei reacții va scădea;
Reacțiile (1.4), (1.7), (1.10) sunt endoterme. Prin urmare, odată cu creșterea temperaturii, raportul (%H2 O) / (%H2) în faza gazoasă de echilibru a acestor reacții va crește.
Efectul temperaturii asupra modificării compoziției fazei gazoase de echilibru pentru fiecare dintre reacțiile de reducere a oxizilor de fier cu hidrogen este prezentat în Figura 1 prin linii punctate.
Trebuie remarcat faptul că curbele care caracterizează compozițiile amestecurilor de gaze de echilibru pentru reacțiile de reducere a oxizilor de fier cu monoxid de carbon și hidrogen se intersectează la o temperatură de 8100C. Din analiza reacției apei gazoase se știe că dacă condiția este îndeplinită
Monoxidul de carbon și hidrogenul la această temperatură au aceeași afinitate chimică pentru oxigen.
La temperaturi peste 8100 C, hidrogenul are o mare afinitate chimică pentru oxigen. Prin urmare, la reducerea oxizilor de fier cu hidrogen, conținutul de volum al agentului reducător în faza gazoasă poate fi mai mic decât la reducerea cu monoxid de carbon.
La temperaturi sub 8100 C, monoxidul de carbon are o afinitate chimică mai mare pentru oxigen.
Produsul final este peste tot fierul, apa și dioxidul de carbon, iar apa poate fi reutilizată pentru a produce hidrogen și oxigen. Astfel, există oportunități reale de a implementa un ciclu închis de reducere a fierului cu hidrogen și de a crea producție fără deșeuri.
Cu toate acestea, hidrogenul este încă produs prin două metode dovedite - hidroliza apei și descompunerea ei electrolitică, cu alte cuvinte, electroliza. Există, totuși, descompunere chimică, care este mai avantajoasă, dar nu este atât de răspândită, pentru care există o serie de motive pur tehnice. Căutarea de noi metode continuă, deoarece importanța problemei este neîndoielnică.
Utilizarea hidrogenului pentru nevoile metalurgiei feroase este o realitate a zilelor noastre, iar acest lucru este posibil prin utilizarea unităților turbogeneratoare cu hidrogen create pe baza descoperirii științifice a NPPSO „Grantstroy” de către autorii Arakelyan G.G., Arakelyan A.G., Arakelyan Gr.G. – un fenomen necunoscut anterior de oxidare în două etape la temperatură înaltă a hidrocarburilor cu apă (diploma nr. 425) și invenția „Metode de producere a gazului cu conținut de hidrogen într-o unitate de turbogenerator” (brevetele nr. 117145 din 20 iunie 2012, Nr. 2269486 din 10 februarie 2006, Nr. 2478688 din 10 aprilie 2013).
Pentru prima dată în practica mondială, atunci când desfășoară activități științifice și de dezvoltare în timp ce testează o unitate de turbogenerator cu hidrogen de nouă generație, în conformitate cu brevetul de invenție nr. 2678688, oamenii de știință de la JSC NPPSO „Grantstroy” au identificat un nou fenomen unic - reducerea fierului oxid cu hidrogen.
Această împrejurare nu a fost inclusă în planul și programul de lucru de laborator pentru studierea producției de hidrogen într-o unitate de turbogenerator. La analizarea gazelor care ies dintr-o unitate de turbogenerator cu hidrogen, oamenii de știință au folosit o țeavă de evacuare a gazelor orizontale intermediare cu un diametru de 279 mm, o grosime a peretelui de 8 mm și o lungime de 2500 mm, acoperită complet cu oxid de fier pe exterior și interior. laterale, care a fost expus mediului timp de aproximativ 10 ani ( precipitații etc.) (Fig. 2)
Orez. 2. Începutul cercetărilor de laborator.
Sarcinile stabilite pentru oamenii de știință în această perioadă de testare au fost să determine temperatura de ardere a hidrogenului la ieșirea din conducta de evacuare a gazelor folosind un termocuplu TP (limita de determinare a temperaturii este de până la 1500 ° C) și să analizeze gazele folosind Testo- dispozitiv 300. Experimentul a durat aproximativ 35 de minute. În această perioadă, s-a descoperit că efectul hidrogenului la o temperatură de ardere de 900°C asupra țevii de evacuare a gazelor utilizate în acest experiment a contribuit la procesul de reducere a oxidului de fier din partea internă cu 100% pe toată grosimea și parțial pe partea externă din cauza influenței hidrogenului inflamabil, care a ieșit în cantități limitate . (Fig.3)
Orez. 3. Reducerea oxidului de fier cu hidrogen.
Fapte de încredere, studii experimentale și, așa cum se arată în Fig. 1, că curbele 5, 5a și reacția de reducere a oxidului de fier se intersectează la o temperatură de ardere a hidrogenului de 9000C - toate acestea oferă toate motivele pentru a declara posibilitatea utilizării unităților turbogeneratoare cu hidrogen în metalurgie pentru reducerea hidrogenului de oxid de fier la un cost fantastic de scăzut, ceea ce deschide posibilitatea de a începe procesarea deșeurilor din mine sub formă de oxid de fier, al căror volum la nivel mondial este de aproximativ 1 trilion 250 de miliarde de tone și care încalcă stabilitatea mediului. în regiunile care exploatează și procesează în mod activ minereul de fier.
Calculele preliminare și primele experimente au arătat că este posibil să se producă hidrogen la un cost atât de mic încât „metalurgia hidrogenului” va dobândi în cele din urmă o bază economică de încredere, ținând cont de siguranța totală a mediului a reducerii hidrogenului de oxid de fier.
După cum se poate observa, există necesitatea introducerii reducerii directe cu hidrogen a oxidului de fier în metalurgie, asigurând producția fără deșeuri în metalurgia feroasă.
Reducerea directă cu hidrogen a oxidului de fier este doar începutul progresului tehnologic în metalurgia feroasă. Dar alte legături - fie că este vorba de convertoare, cuptoare electrice, instalații automate, dispozitive cu tehnologie de funcționare redusă - necesită o materie primă bună. Va fi oxid de fier redus cu hidrogen.
Metalurgia viitorului este adesea numită hidrogen, nu fără motiv. În prezent, hidrogenul este scump. Primirea, depozitarea și transportul acestuia sunt asociate cu multe probleme pur tehnice. Cu toate acestea, experimentele și calculele preliminare arată că este posibil să se producă hidrogen la un cost atât de scăzut folosind invenția JSC NPPSO Grantstroy, încât „metalurgia hidrogenului” va dobândi o bază economică sigură. Și dacă luăm în considerare siguranța totală a mediului a instalațiilor de turbogeneratoare cu hidrogen, atunci este îndoielnic că acestea predetermina viitorul metalurgiei, care deschide oportunități enorme în lumea modernă.
(Acest articol folosește și materiale de pe site-uri web și manuale)
Doctor în științe, onorat
inovator-inventator al Federației Ruse,
Constructor onorat al Rusiei G.G. Arakelyan
Ecologia consumului.Știință și tehnologie: Noul material poate revoluționa știința rachetelor și industria supraconductoarelor, dar până acum a fost obținut doar în cantități foarte mici.
Cercetătorii de la Universitatea Harvard (SUA) au reușit pentru prima dată să producă hidrogen metalic în laborator la temperaturi scăzute. Pentru a face acest lucru, au trebuit să creeze o presiune mai mare decât în centrul Pământului. Deși hidrogenul metalic a fost prezis acum aproape un secol, dificultățile excepționale în obținerea acestui material au făcut de multă vreme producția lui în formă solidă un vis de neatins.
În prima jumătate a secolului al XX-lea, teoreticienii au arătat că hidrogenul obișnuit, care există sub formă de molecule diatomice, își va pierde treptat structura moleculară pe măsură ce presiunea crește. Moleculele sale se vor destrăma pur și simplu, formând hidrogen atomic mult mai dens în faza solidă.
Acest material, răspândit în interiorul lui Jupiter, are o serie de proprietăți unice care îl fac extrem de promițător. Conform calculelor, ar trebui să fie un bun conductor - poate chiar un supraconductor. Și, de exemplu, atunci când se topește hidrogenul metalic, ar trebui eliberată de 21 de ori mai multă energie decât atunci când se arde un kilogram din același hidrogen în oxigen. În teorie, acest lucru îl face un combustibil excelent pentru rachete, care poate fi folosit pentru a construi rachete cu o singură etapă și pentru a lansa sarcini utile mari în spațiu pe o rachetă de dimensiuni moderate.
Dar pentru a face toate acestea, trebuie mai întâi să obțineți un astfel de hidrogen. Multă vreme s-a putut crea presiunea necesară obținerii acesteia doar cu ajutorul nicovalelor de diamant cu încălzire și compactare cu laser. Temperatura din astfel de nicovale a fost adesea măsurată în mii de grade - chiar și după ce au primit hidrogen metalic în ele, cercetătorii l-au pierdut imediat după o milisecundă. Nu a fost posibil să se măsoare în mod fiabil proprietățile sale metalice la temperaturi scăzute.
De această dată, oamenii de știință au optimizat nicovala de diamant în așa fel încât să producă hidrogen metalic la temperaturi scăzute. Navala este formată din două diamante conice sintetice. Pentru a elimina defectele diamantelor (pentru a evita crăparea când presiunea crește), acestea au fost lustruite cu așchii de diamant. În plus, au fost acoperite cu un strat de alumină. Cu ajutorul acestuia, a fost posibilă blocarea difuziei hidrogenului la presiuni mari în diamantele nicovală.
Difuzarea hidrogenului creează rapid diamantedefecte care le fac fragile, iar comprimarea suplimentară a hidrogenului duce la distrugerea lor. După modificare, celula de nicovală cu diamant a fost folosită pentru a produce hidrogen metalic la o temperatură de 5,5 kelvin și o presiune de 495 gigapascali. Aceasta este de aproape cinci milioane de ori mai mare decât cea atmosferică. 5,5 Kelvin reprezintă o temperatură scăzută record pentru această presiune. Analiza spectroscopică a arătat că hidrogenul din noul material este în stare atomică, iar densitatea acestuia corespunde hidrogenului metalic.
Până acum, hidrogenul a fost obținut în cantități foarte mici, cu ajutorul căruia a fost posibil doar să se clarifice în mod fiabil că are proprietăți metalice și reflectivitate ridicată - a reflectat aproximativ 0,91 din radiația electromagnetică incidentă asupra acestuia. Cu toate acestea, în viitor, cercetătorii speră să obțină cantități suficient de mari din acest material. În cantități semnificative ar trebui să fie metastabil, precum diamantul. Aceasta înseamnă că, deși este necesară o presiune foarte mare pentru a-l produce, odată format, hidrogenul metalic rămâne stabil chiar și în condiții obișnuite - la temperatura camerei și presiunea atmosferică. Acest lucru se datorează faptului că energia necesară pentru a rupe legăturile într-un astfel de material este atât de mare încât în condiții normale nu va avea loc o astfel de tranziție.
Prevăd o serie de lucrărit hidrogenul metalic are supraconductivitate la temperatura camerei. Până în prezent, astfel de supraconductori nu au fost încă obținuți.
Hidrogenul metalic necesită multă energie atunci când este produs, iar atunci când trece în faza de hidrogen gazos (obișnuit), această energie este eliberată rapid. Dacă este folosit în motoarele de rachetă, poate produce un impuls specific de 1.700 de secunde. Cele mai bune tipuri de combustibil pentru rachete de astăzi oferă cifre de aproximativ 400 de secunde. În plus, hidrogenul metalic, datorită metastabilității sale, nu va necesita rezervoare criogenice și nu va curge rapid prin pereții lor în spațiu (acest lucru limitează utilizarea hidrogenului lichid în rachete). Cu un astfel de combustibil solid, în teorie, este posibil să se creeze rachete cu o singură etapă, de mare capacitate, la costuri moderate. NASA îl consideră un factor care poate schimba dramatic echilibrul de putere în industria spațială. Este posibil să se verifice dacă acest lucru este adevărat sau nu numai în practică - după îmbunătățirea metodelor existente de dezvoltare a acestuia. publicat
Ce știm despre lumea din jurul nostru? Nu face nimic. În general, toate materialele din jurul nostru sunt împărțite în trei tabere de bază, foarte specifice. De exemplu, pentru început, să luăm un cub solid de apă - gheață. Odată ce atinge o anumită temperatură, se va transforma din gheață în gheață. Dacă continuați să creșteți temperatura, în cele din urmă se vor forma aburi.
Cu alte cuvinte, fiecare moleculă are propria diagramă de fază. Această diagramă este un fel de hartă a ceea ce să vă așteptați de la o moleculă în diferite condiții, cum se va comporta ea în cazul schimbărilor de temperatură, presiune și alți parametri. Se știe că pentru fiecare element diagrama este complet unică. Și totul pentru că există diferențe în sistemul molecular-atomic. La urma urmei, în cadrul acestui aspect pot avea loc diferite procese.
Un alt lucru interesant este că atunci când începe conversația despre hidrogen, descoperim brusc că nu am auzit practic nimic despre capacitățile acestuia. Poate unele reacții asociate cu hrănirea acestui element cu oxigen. Dar chiar și atunci când îl luăm în stare de solitudine, „timiditatea” lui extremă îl împiedică să interacționeze cu alte elemente la singular. Faptul este că hidrogenul se combină aproape întotdeauna într-o moleculă (de obicei sub formă de gaz) și numai după aceea reacționează.
Dacă hidrogenul poate fi introdus într-o sticlă și temperatura crește la treizeci și trei de kelvin, adică două sute patruzeci de grade Celsius, substanța devine lichidă. Ei bine, la minus paisprezece - minus două sute cincizeci și nouă de grade Celsius - hidrogenul se solidifică.
Se dovedește logic că la temperaturi ridicate hidrogenul ar trebui să rămână gazos. Dar acest lucru este supus unei presiuni scăzute. Dacă creșteți presiunea la aceeași temperatură ridicată, puteți găsi consecințe foarte interesante.
Comportamentul cosmic al hidrogenului
În spațiu au loc transformări incredibile ale hidrogenului. Pe Pământ sunt aproape imposibil de detectat. Să luăm de exemplu Jupiter. Și aici hidrogenul găsit începe să-și arate proprietățile neobișnuite.
Cufundat în adâncurile de sub suprafața vizibilă a planetei, hidrogenul obișnuit de înaltă presiune începe să cedeze loc fratelui său - un strat de hibrid supercritic gaz-lichid. Adică, condițiile sunt prea fierbinți pentru a rămâne lichid, dar presiunea prea mare pentru a rămâne un gaz.
Dar acesta este doar începutul ciudățeniei. Dacă sapi în straturi mai adânci, poți descoperi transformări complet incredibile ale materiei. De ceva timp, părțile constitutive ale hidrogenului continuă să sară, așa cum ar fi. Dar la presiuni care depășesc cele de pe Pământ, legăturile de hidrogen continuă să se comprime. Drept urmare, în regiunea sub treisprezece mii de kilometri sub nori, apare un anumit amestec haotic, în care sunt prezenți nuclei individuali de hidrogen liber, care sunt protoni unici amestecați cu electroni eliberați. La temperaturi ridicate și presiuni scăzute această compoziție este o plasmă.
Dar condițiile lui Jupiter, care oferă o presiune mai mare, nu provoacă formarea de plasmă, ci ceva asemănător cu metalul. Rezultatul este un metal cristalin lichid.
Oamenii de știință au ajuns la concluzia că nu este nimic ciudat la hidrogenul metalic. Există pur și simplu condiții în care una sau alta substanță nemetală începe să dobândească proprietățile unui metal. Dar hidrogenul nu este un metal obișnuit, ci un atom dezmembrat - un proton. Rezultatul este ceva asemănător cu metalul lichid. Protonul este, parcă, suspendat în lichid. Și dacă mai devreme se credea că acest lucru s-ar putea întâmpla pe stelele pitice, astăzi se dovedește că materia poate prezenta astfel de proprietăți chiar acolo, alături în propriul nostru sistem.
Imagine cu nicovalele de diamant comprimând o probă de hidrogen molecular. La presiune mare, hidrogenul devine atomic, așa cum se arată în dreapta. Sursa: Dias & Silvera, 2017
În 1935, oamenii de știință Eugene Wigner și Bell Huntington au prezis posibilitatea transformării hidrogenului într-o stare metalică sub influența unei presiuni enorme - 250 de mii de atmosfere. Puțin mai târziu, acest punct de vedere a fost revizuit, experții au mărit estimarea presiunii necesare pentru o tranziție de fază. În tot acest timp, condițiile de tranziție au fost considerate realizabile, iar oamenii de știință au încercat să „ia bara” necesară pentru tranziția hidrogenului la o nouă fază. Hidrogenul metalic a fost încercat pentru prima dată în anii 1970. Au fost făcute încercări repetate în 1996, 2008 și 2011. S-a raportat anterior că în 1996, oamenii de știință din Germania au reușit să transforme hidrogenul într-o stare metalică pentru o fracțiune de microsecundă, deși nu toată lumea este de acord cu acest lucru.
În ceea ce privește presiunea necesară pentru a produce hidrogen metalic, odată cu dezvoltarea mecanicii cuantice și a fizicii în general, a devenit clar că presiunea ar trebui să fie de aproximativ 20 de ori mai mare decât se credea anterior - nu 25 GPa, ci 400 sau chiar 500 GPa. Se crede că cantități mari de hidrogen metalic sunt prezente în nucleele planetelor gigantice - Jupiter, Saturn și marile planete extrasolare. Datorită compresiei gravitaționale, sub stratul de gaz ar trebui să existe un miez de hidrogen metalic. Este clar că pentru a obține o presiune gigantică sunt necesare tehnologii și metode speciale. Rezultatul dorit a fost atins prin utilizarea a două nicovale diamantate.
Rezistența nicovalei a fost sporită de un strat de oxid de aluminiu, care s-a dovedit impenetrabil pentru atomii de hidrogen. O probă de hidrogen a fost comprimată între capetele ascuțite ale două nicovale de diamant și la o presiune de 495 GPa, oamenii de știință au realizat tranziția probei în faza metalică.
Sursa: Dias & Silvera, 2017
În orice caz, proba sa întunecat mai întâi și apoi a început să reflecte lumina. La presiuni relativ scăzute, proba era opac și nu conducea curentul. Experimentul, condus de Isaac Silvera și Ranga Dias, a fost repetat. Oamenii de știință au reușit pentru prima dată să realizeze tranziția hidrogenului în faza metalică la jumătatea anului 2016. Dar rezultatele experimentului au avut nevoie de confirmare și experimente repetate. Deoarece rezultatele experimentului inițial au fost confirmate, acestea pot fi considerate corecte.
Oamenii de știință lucrează la rezultatul actual de câțiva ani. Silver și Diaz au avut nevoie de trei ani doar pentru a atinge presiunea la care hidrogenul se descompune în atomi individuali. Presiunea în cauză este de 380 GPa.
După aceasta, creșterea presiunii a implicat necesitatea întăririi rezistenței nicovalelor de diamant utilizate în experiment. Pentru a face acest lucru, au început să pulverizeze o peliculă foarte subțire de oxid de aluminiu. Fără a se întări, diamantele, care sunt cele mai dure minerale de pe Pământ, încep să se fractureze atunci când presiunea crește peste 400 GPa.
Oamenii de știință au depus multă muncă studiind diamantele. Ar putea exista mai multe motive pentru distrugere - de la defecte ale structurii cristaline la influența hidrogenului însuși, comprimat la o densitate uriașă. Pentru a rezolva prima problemă, specialiștii au examinat cu atenție structurile cristaline la microscop cu mărire mare. „Când ne-am uitat la diamant la microscop, am descoperit defecte care fac acest mineral vulnerabil la factorii externi”, a spus Silvera. A doua problemă a fost rezolvată prin pulverizare, care previne scurgerea atomilor și moleculelor de hidrogen.
Este încă greu de spus ce formă de metal au primit britanicii - solid sau lichid. Ei înșiși le este greu de spus, deși cred că hidrogenul a trecut în faza metalică lichidă, deoarece acest lucru este prezis de calcule. Ceea ce sunt siguri este că proba de hidrogen, după comprimare, a devenit de 15 ori mai densă decât înainte de începerea procedurii. Temperatura hidrogenului, care a fost plasat într-o nicovală de diamant, a fost de 15K. După ce elementul a trecut în faza metalică, a fost încălzit la 83 K și și-a păstrat proprietățile metalice. Calculele arată că hidrogenul metalic poate fi metastabil, adică își păstrează proprietățile chiar și după ce factorii externi care au dus la trecerea elementului în faza metalică sunt slăbiți.
De ce are nevoie o persoană de hidrogen metalic? Se crede că în această stare prezintă proprietățile unui supraconductor la temperatură înaltă. În plus, compușii metastabili de hidrogen pot fi utilizați ca combustibil compact, eficient și curat pentru rachete. Astfel, atunci când hidrogenul metalic trece în faza moleculară, se eliberează de aproximativ 20 de ori mai multă energie decât la arderea unui kilogram dintr-un amestec de oxigen și hidrogen - 216 MJ/kg.
„Avem nevoie de o cantitate imensă de energie pentru a produce hidrogen metalic. Și dacă transformi hidrogenul metalic atomic înapoi într-o stare moleculară, toată acea energie este eliberată, astfel încât să putem crea cel mai puternic combustibil pentru rachete din lume, care va revoluționa știința rachetelor”, au spus autorii studiului. În opinia lor, noul combustibil, dacă este folosit, va face mai ușor să ajungeți la alte planete. Timpul petrecut călătorind la ei va fi mult mai mic decât în prezent, folosind tehnologii moderne.
