سيغير الهيدروجين المعدني وجه التكنولوجيا - حتى يتبخر
في الصيغ في القرن الحادي عشر ، لم يتم تزوير الفولاذ ولا حتى التيتانيوم أو سبائك العناصر الأرضية النادرة. في السندان الماسية اليوم ذات البريق المعدني يلمع ما لا نزال نعرفه على أنه أكثر الغازات مراوغة ...
يوجد الهيدروجين في الجدول الدوري على رأس المجموعة الأولى ، والتي تشتمل فقط على الفلزات القلوية ، أي الليثيوم ، والصوديوم ، والبوتاسيوم ، والروبيديوم ، والسيزيوم ، والفرنسيوم. ليس من المستغرب أن يتساءل العلماء منذ فترة طويلة عما إذا كان له أيضًا شكله المعدني. في عام 1935 ، كان يوجين وينر وهيلارد بيل هنتنغتون أول من اقترح شروطًا في ظلها يمكن أن يصبح الهيدروجين معدني. في عام 1996 ، أفاد الفيزيائيون الأمريكيون ويليام نيليس وآرثر ميتشل وصمويل وير في مختبر لورانس ليفرمور الوطني أن الهيدروجين قد تم إنتاجه عرضيًا في الحالة المعدنية باستخدام مسدس غاز. في أكتوبر 2016 ، أعلن رانجا دياز وإسحاق سيلفيرا أنهما نجحا في الحصول على الهيدروجين المعدني بضغط 495 جيجا باسكال (حوالي 5 × 106 atm) وعند درجة حرارة 5,5 كلفن في غرفة الماس. ومع ذلك ، لم تتكرر التجربة من قبل المؤلفين ولم يتم تأكيدها بشكل مستقل. نتيجة لذلك ، يشكك جزء من المجتمع العلمي في الاستنتاجات التي تمت صياغتها.
هناك اقتراحات بأن الهيدروجين المعدني قد يكون في شكل سائل تحت ضغط جاذبية مرتفع. داخل الكواكب الغازية العملاقةمثل كوكب المشتري وزحل.
في نهاية شهر يناير من هذا العام ، قامت مجموعة من الأستاذ. ذكر إسحاق سيلفيري من جامعة هارفارد أن الهيدروجين المعدني قد تم إنتاجه في المختبر. قاموا بتعريض العينة لضغط قدره 495 جيجا باسكال في "سندان" الماس ، والتي تشكل جزيئاتها الغاز H2 تتفكك ، وتشكلت بنية معدنية من ذرات الهيدروجين. وفقًا لمؤلفي التجربة ، فإن الهيكل الناتج مستقرمما يعني أنها تظل معدنية حتى بعد توقف الضغط الشديد.
بالإضافة إلى ذلك ، وفقًا للعلماء ، سيكون الهيدروجين المعدني موصل فائق لدرجات حرارة عالية. في عام 1968 ، توقع نيل أشكروفت ، الفيزيائي بجامعة كورنيل ، أن المرحلة المعدنية للهيدروجين يمكن أن تكون فائقة التوصيل ، أي توصيل الكهرباء دون أي فقد للحرارة وفي درجات حرارة أعلى بكثير من 0 درجة مئوية. هذا وحده من شأنه أن يوفر ثلث الكهرباء المفقودة اليوم في النقل ونتيجة لتسخين جميع الأجهزة الإلكترونية.
تحت الضغط العادي في الحالة الغازية والسائلة والصلبة (يتكثف الهيدروجين عند 20 ك ويتصلب عند 14 كلفن) لا يقوم هذا العنصر بتوصيل الكهرباء لأن ذرات الهيدروجين تتحد في أزواج جزيئية وتتبادل إلكتروناتها. لذلك ، لا توجد إلكترونات حرة كافية ، والتي تشكل في المعادن نطاق توصيل وهي ناقلات حالية. فقط الضغط القوي للهيدروجين من أجل تدمير الروابط بين الذرات يطلق الإلكترونات نظريًا ويجعل الهيدروجين موصلًا للكهرباء وحتى موصلًا فائقًا.
يتم ضغط الهيدروجين في شكل معدني بين الماس
يمكن أيضًا استخدام شكل جديد من الهيدروجين وقود الصواريخ بأداء استثنائي. يوضح الأستاذ: "إن إنتاج الهيدروجين المعدني يتطلب قدرًا هائلاً من الطاقة". فضة. "عندما يتم تحويل هذا النوع من الهيدروجين إلى غاز جزيئي ، يتم إطلاق الكثير من الطاقة ، مما يجعله أقوى محرك صاروخي معروف للبشرية."
سيكون الدافع المحدد لمحرك يعمل على هذا الوقود 1700 ثانية. في الوقت الحاضر ، يتم استخدام الهيدروجين والأكسجين بشكل شائع ، والنبض المحدد لهذه المحركات هو 450 ثانية. وفقًا للعالم ، سيسمح الوقود الجديد لمركبتنا الفضائية بالوصول إلى المدار بصاروخ أحادي المرحلة مع حمولة أكبر ويسمح لها بالوصول إلى الكواكب الأخرى.
في المقابل ، فإن الموصل الفائق للهيدروجين المعدني الذي يعمل في درجة حرارة الغرفة يجعل من الممكن بناء أنظمة نقل عالية السرعة باستخدام الرفع المغناطيسي ، ويزيد من كفاءة المركبات الكهربائية وكفاءة العديد من الأجهزة الإلكترونية. سيكون هناك أيضًا ثورة في سوق تخزين الطاقة. نظرًا لأن الموصلات الفائقة ليس لها مقاومة صفرية ، سيكون من الممكن تخزين الطاقة في الدوائر الكهربائية حيث تدور لحين الحاجة إليها.
كن حذرا مع هذا الحماس
ومع ذلك ، فإن هذه التوقعات المشرقة ليست واضحة تمامًا ، حيث لم يتحقق العلماء بعد من أن الهيدروجين المعدني مستقر في ظل الظروف العادية للضغط ودرجة الحرارة. ممثلو المجتمع العلمي ، الذين اتصلت بهم وسائل الإعلام للتعليق ، متشككون أو ، في أحسن الأحوال ، متحفظون. الافتراض الأكثر شيوعًا هو تكرار التجربة ، لأن أحد النجاحات المفترض هو ... مجرد نجاح مفترض.
في الوقت الحالي ، لا يمكن رؤية قطعة صغيرة من المعدن إلا خلف سندان ماسيان مذكوران أعلاه ، تم استخدامهما لضغط الهيدروجين السائل عند درجات حرارة أقل بكثير من درجة التجمد. هو توقع الأستاذ. هل سيعمل سيلفيرا وزملاؤه حقًا؟ دعونا نرى في المستقبل القريب كيف ينوي المجربون تقليل الضغط تدريجيًا وزيادة درجة حرارة العينة لمعرفة ذلك. وبذلك ، فإنهم يأملون ألا يتبخر الهيدروجين فقط.
