Продолжаем рассказ о значительных открытиях, которые могут произойти в ближайшем будущем. Первая часть здесь.
Металлический водород.
Примерно 80 лет назад было теоретически рассчитано, что при очень высоком давлении, выше чем давление в центре Земли, водород может переходить в металлическое состояние. Другими словами можно заставить атомы занять строго упорядоченные положения на расстоянии друг от друга гораздо меньше чем в газе.
На рисунке показаны алмазные наковальни, между которых обычно получают сверхвысокое давление и схематическое изменение атомной структуры при таком воздействии.
С тех пор учёные не оставляют попытки получить такой материал экспериментально, металлический водород часто называют никак иначе как "грааль физики высоких давлений". И в самом деле, его получение стало бы серьезным прорывом в прикладной науке. Что же такого примечательного в этом материале ? Согласно расчётам, он должен обладать целым набором уникальных свойств.
Во-первых, он будет крайне лёгким металлом, поскольку будет обладать наименьшей плотностью (водород стоит на первом месте таблицы Менделеева, это значит у каждого атома всего один электрон). Конечно, его механические свойства и пригодность для изготовления сверхлегких конструкций под вопросом, но в теории это может открыть большие перспективы.
Во-вторых, есть все основания полагать, что металлический водород является сверхпроводником при комнатной температуре и при его получении он станет первым материалом обладающим такими свойствами.
В-третьих, что самое важное, металлический водород можно будет использовать как очень эффективное и экологичное топливо. Как известно, в науке ничего не пропадает бесследно, колоссальная энергия, которую необходимо затратить на перевод молекулярного водорода в металлический, высвобождается при обратном переходе. За счёт этого данный материал можно будет использовать как своего рода аккумулятор энергии, что будет очень полезно например для космических полётов на дальние расстояния. Использование металлического водород даст в десятки раз больше энергии чем сжигание традиционных видов топлива, это может стать ключом к межпланетным полётам, в частности позволит летать на Марс туда-обратно на одной заправке, что на сегодняшний день невозможно.
Кроме того, считается, что космические объекты большого размера во многом состоят из металлических газов, в том числе водорода, поэтому получение его на земле помогло бы лучше понять структуру и историю образования различных небесных тел.
Что касается успехов в получении этого удивительного материала, то первый образец был получен ещё около 20 лет назад, но он оказался нестабилен и просуществовал около микросекнды. С тех пор каждые несколько лет разные команды физиков объявляют об успешных экспериментах по переводу водорода в металлическое состояние, однако часто эти новости остаются без подтверждения. Последний успешный эксперимент был проведен в 2017 году, и по всей видимости учёным реально удалось получить стабильный образец металлического водорода (который был тоньше человеческого волоска в 5 раз, но уже что-то), однако в последствии установка разрушилась и образец был утерян. Будем следить за новостями из мира науки и ждать новых экспериментов.