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Harvard erschließt den Heiligen Gral der Physik: Metallischer Wasserstoff

Harvard erschließt den Heiligen Gral der Physik: Metallischer Wasserstoff

Harvard-Wissenschaftler erschütterten die Welt, nachdem sie offiziell ihren Erfolg bei der Schaffung eines völlig neuen Materials veröffentlicht hatten, das es sonst nirgendwo im Universum gibt: Metallischer Wasserstoff. Die Ergebnisse wurden kürzlich im Journal of veröffentlichtWissenschaft.

[Bildquelle:Harvard]

Es war im letzten Oktober, als der Physiker der Harvard UniversityIsaac Silvera sorgte für Aufsehen, nachdem er einige Colleges eingeladen hatte, etwas zu sehen, was sie noch nie gesehen hatten:Metallischer Wasserstoff. Das Wort verbreitete sich schnell, bald genug stellten sich Hunderte von Menschen an, um einen Blick in ein Mikroskop zu werfen und einen rötlich-silbernen Punkt zwischen zwei Diamantspitzen zu sehen.

Wenn die Ergebnisse validiert werden, könnten sie die größte Entdeckung in der Wissenschaft sein, die es je gab.

"Wenn es stimmt, wäre es fantastisch", sagt Reinhard Boehler, Physiker an der Carnegie Institution for Science in Washington, DC. "Dies ist etwas, worauf wir als Gemeinschaft seit Jahrzehnten drängen."

Warum spielt es eine Rolle?

Die Erzeugung von festem metallischem Wasserstoff könnte die Wissenschaft, wie wir sie kennen, sehr gut revolutionieren. Es wird angenommen, dass metallischer Wasserstoff ein Supraleiter bei Raumtemperatur ist. Im Moment gibt es keine anderen Supraleiter bei Raumtemperatur, was die Anwendungen praktisch endlos macht.

Ein Supraleiter bei Raumtemperatur könnte neue Drähte erzeugen, die während der Übertragung keinen Strom verlieren und Hunderte von Millionen pro Jahr einsparen. Darüber hinaus könnten immens leistungsstarke Magnete hergestellt werden, die es MRTs ermöglichen, bei Raumtemperatur zu arbeiten, wodurch sie einfacher und billiger zu warten und herzustellen sind.

Darüber hinaus könnten dieselben leistungsstarken Magnete, die in MRTs verwendet werden könnten, auch verwendet werden, um kritisch dichtes Plasma zu erzeugen und die Welt der Fusionskraft zu öffnen - möglicherweise bei Raumtemperatur.

Am erstaunlichsten sind vielleicht die möglichen Anwendungen im interplanetaren Reisen.

"Die Leute von der NASA oder der Luftwaffe haben mir gesagt, dass eine Erhöhung von 450 Sekunden [eines bestimmten Impulses] auf 500 Sekunden einen enormen Einfluss auf die Raketentechnik haben würde", so Isaac Silvera, Professor für Thomas D. Cabot bei die Naturwissenschaften an der Harvard University, erzähltInvers. "Wenn Sie metallischen Wasserstoff auslösen können, um sich in die molekulare Phase zurückzugewinnen, beträgt die dafür berechnete Energiefreisetzung 1700 Sekunden."

Es wird auch vorgeschlagen, dass metallischer Wasserstoff „metastabil“ ist. Wenn das Material auf einen hohen Druck komprimiert und dann freigesetzt wird, bleibt es bei diesem Druck. Die Eigenschaften ähneln denen einer Kohlenstoffkompression, und es bildet sich ein Diamant. Wenn der Druck nachlässt, ändert sich der Diamant nicht zurück. Nach dem Erhitzen wird ein Diamant wieder zu Graphit.

Die Methode zur Erzeugung von metallischem Wasserstoff wurde postuliert, seit sie 1935 von Eugene Wigner und Hillard Bell Huntingdon erstmals vorgeschlagen wurde. Die Idee war, dass unter immensen Drücken ein molekulares Wasserstoffgitter zerfällt und Elektronen frei von einem Molekül zum nächsten fließen können. Die Wissenschaftler schlugen bescheiden vor, Druck von zu erzeugen25 GPawürde die Bedingungen für die Erzeugung von festem metallischem Wasserstoff erfüllen.

Natürlich wurde die Zahl stark unterschätzt. Jahrzehnte später und mit Druck vorbei10 malmehr als25 GPa,Der mystische metallische Wasserstoff war nirgends zu sehen.

Wie hat Harvard das gemacht?

Hochdruckwasserstoffexperimente sind einwandfrei schwierig durchzuführen. Harvard-Wissenschaftler bekämpften das Problem jedoch, indem sie eine dünne Metalldichtung zwischen zwei Diamanten mit flacher Spitze platzierten. Die Dichtung hält den Wasserstoff an Ort und Stelle, während die Diamantspitzen bei Drücken zusammengekurbelt werden, die den des Drucks überschreiten Mittelpunkt der Erde. Unter den starken Drücken kann der Wasserstoff Defekte auf die Oberfläche der Diamanten drücken. Die beschädigten Diamanten werden spröde, wodurch sich Risse bilden können. Um dem Problem entgegenzuwirken, fügen die Wissenschaftler den Diamanten eine transparente Schutzbeschichtung hinzu.

Unter den starken Drücken kann der Wasserstoff Defekte auf die Oberfläche der Diamanten drücken. Um dem Problem entgegenzuwirken, fügen Wissenschaftler den Diamanten eine transparente Schutzbeschichtung hinzu.

Die Zugabe eines weiteren Materials könnte die Ergebnisse verzerren, sagen Forscher.

Harvard wird genau unter die Lupe genommen

Natürlich sind nicht alle von den Behauptungen überzeugt. Außergewöhnliche Ansprüche erfordern, wie es sein sollte, außergewöhnliche Beweise.

Die zusätzlichen Beschichtungen machen es zunehmend schwieriger, mit Lasermessungen genau zu bestimmen, was in der Mitte geschieht. Leider ist dies nicht der einzige Fehler im Experiment.

Wasserstoff unter Druck übersteigen lassen400 Gigapascal (GPa) (fast4 Millionen Mal Atmosphärendruck!) bewirkt, dass der Wasserstoff schwarz wird, was die Fähigkeit des Lasers, in das Material einzudringen, weiter behindert.

"Aus unserer Sicht ist es nicht überzeugend", sagt Mikhail Eremets, der derzeit festen metallischen Wasserstoff am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz untersucht.

Wurde also fester metallischer Wasserstoff erzeugt?

Im Moment ist es schwer zu sagen. Während die strenge Prüfung, der Harvard ausgesetzt ist, schädlich erscheinen mag, ist sie nur dazu da, die Wissenschaft weiter voranzutreiben. Die Daten müssen analysiert, erneut analysiert und erneut erstellt werden, bevor das Experiment bestätigt oder verworfen werden kann. Trotz aller Vorwürfe falscher Befunde bleiben die Harvard-Wissenschaftler in ihren Befunden hoffnungsvoll.

Weitere Updates folgen in Kürze.

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Geschrieben von Maverick Baker

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