Алмазные наковальни в момент сближения. Они используются для достижения громадного давления, необходимого при получении металлического водорода
В прошлом месяце команда ученых из Гарвардского университета во главе с Исааком Силвера (Isaac Silvera) и Ранга Диасом (Ranga Dias) заявила о получении металлического водорода. Для перевода газа в металлическое состояние потребовалось использовать алмазные наковальни, усиленные оксидом алюминия. Благодаря этому удалось достичь огромного давления в 495 ГПа.
При этом специалисты не успели выяснить, какую форму металла они получили — твердую или жидкую. Сами они считают, что смогли получить жидкую форму металлического водорода. К сожалению, теперь выяснить этот момент не представляется возможным, поскольку один из алмазов наковальни разрушился в ходе проведения очередных измерений, а образец водорода пропал.
Возможно, этот образец просто потерялся, поскольку его размеры очень малы: диаметр составляет всего 10 микрометров. Это примерно в пять раз меньше диаметра волоса человека. Так что вполне может быть, что сейчас металлический водород лежит где-то в лаборатории и ждет, пока его найдут.
Также может быть, что после разрушения алмазной оболочки образец испарился. Теория предсказывает, что металлический водород должен быть стабильным. Но как все обстоит на самом деле, неясно. Если в этой части теория ошибается, металлический водород, полученный в лаборатории, вполне мог быть нестабильным и при снижении давления просто испариться. Неприятность произошла более недели назад, за несколько минут до упаковки алмазной наковальни для отправки в измерительную лабораторию Argonne National Laboratory, которая располагается в Чикаго.
«Он пропал. Водород либо где-то лежит, либо он снова превратился в газ. Мы не знаем», — говорит один из ученых. Он также заявил, что расстроен случившимся, но сейчас команда готовит новую наковальню, которая будет более прочной. «Мы проведем новый эксперимент для проверки того, сможем ли мы достичь того же давления, что в и первый раз, получив металлический водород», — говорит он.
В то, что группа ученых из Гарварда получила металлический водород, поверили не все специалисты. Для подтверждения этого необходимо было провести ряд тестов, которые, к сожалению, проведены не были, включая проверку электропроводности материала. Все металлы — проводники электричества, и если бы оказалось, что образец в алмазной наковальне тоже его проводит, в получении металлического водорода удалось бы убедить почти все научное сообщество. После того, как образец был утерян, в его получении стали сомневаться многие физики. Ряд ученых не были убеждены в удаче коллег из Гарварда и до инцидента, а после него скептиков стало гораздо больше.
«Статья неубедительна», — говорит о публикации коллег Поль Лубер (Paul Loubeyre), физик из французского Комиссариата по атомной энергии.
Изображение алмазных наковален, сжимающих образец молекулярного водорода. При высоком давлении водород переходит в атомарное состояние, как показано справа. Источник: Dias & Silvera, 2017
По словам Сильверы, они с коллегами как раз собирались отправить образец для обследования при помощи синхротрона в Аргоннской национальной лаборатории, это старейший национальный исследовательский центр Министерства энергетики США. Перед отправкой образца ученые решили измерить давление в алмазной наковальне еще раз, при помощи инфракрасного лазера. Но если прежде измерения такого типа проводились без проблем, то сейчас все пошло не так. «Как только мы включили лазер, алмазы разрушились. Один из них превратился в пыль», — объясняет Сильвера.
«Это одна из проблем, которые уже случались в других командах, но мы считали, что нас это не коснется. Мы уже проводили измерения прежде, но, как видим, что-то со временем изменилось. Вероятно, в алмазах появились дефекты, возможно, это была диффузия водорода. Мы не знаем, что случилось», — заявил Сильвера.
В то же время, он уверен, что может получить больше металлического водорода — если не в следующем эксперименте, то очень скоро. Кроме того, ученый уверен, что повторение эксперимента убедит некоторых скептиков.
«То, что образец исчез, ничего не говорит о валидности образца. Каждый, кто работает с высоким давлением, знает, что время от времени подобное случается. Важно то, что мы провели измерения отражательной способности образца, это надежно», — говорит физик. — «Поэтому случившееся не катастрофа, мы просто разочарованы из-за того, что не можем больше проводить измерения образца».
«Скептики будут всегда, мой им совет — попробовать повторить эксперимент — мы показали все, что мы делаем с высоким давлением, получив в лаборатории металлический водород, поэтому и другие команды смогут сделать это», — считает Сильвера. — «Это научный метод и это лучше, чем просто подвергать сомнению наши результаты».
На следующем этапе ученые собираются использовать синтетические алмазы другого типа, которые, предположительно, будут более стабильными. По их словам, из случившегося сделаны выводы, поэтому образец не будет находиться в лаборатории так долго, его отправят на изучение практически сразу.
«Это может случиться, если держать образец слишком долгое время, тогда его целостность каким-либо образом может быть нарушена, так что следующий раз, после достижения высокого давления, мы проведем измерения так быстро, как только сможем», — говорят ученые.
