Новости науки. Кусок водорода

С.Мучник (Дортмунд)

Водород – газ, весьма распространенный и необходимый, с кислородом он образует главную субстанцию жизни – воду. Кроме того горюч и взрывоопасен. 80 лет назад американцы Вигнер и Хантингтон предположили, что при сверхвысоком давлении водород может перейти в металлическое состояние и проявлять сверхпроводимость. И вот, похоже, эта идея реализована. Тоже в США, в Гарвардском университете.

Водород, как известно, может быть превращен при глубоком охлаждении (около минус 253 градусов Цельсия) в жидкость, что позволяет применять его в качестве горючего ракетных двигателей, а при минус 259 градусов он затвердевает, что установлено еще в конце 19-го века. Но в любом известном состоянии водород – диэлектрик, а вновь синтезированный металлический водород – сверхпроводящий металл. Более того, он метастабилен, как и, например, алмаз, то есть должен в дальнейшем, при снятии давлении, таковым и оставаться, что могло бы означать настоящий прорыв в технике энергоносителей и ракетостроении. Но пока что это лишь прорыв в физике, как сказал Айзек Сильвера (Isaac Silvera), один из авторов эксперимента: «...это настоящий священный Грааль в физике высоких давлений и первый образец металлического водорода на Земле».

Для получения макроколичеств металлического водорода были использованы алмазные наковальни, между которыми развивалось давление в 495 гигапаскалей (в центре Земли – 361 ГПа).

Подобные эксперименты по механическому сжатию веществ распространены в физике высоких давлений, уже немало материалов и новых кристаллических форм известных элементов и соединений получены под высоким давлением, самый распространенный пример – синтетический алмаз.

Увы, подержать в руках кусок металлического водорода доведется не скоро. Более того, среди физиков (климатологи не одиноки) на этот счет нет единого мнения. О синтезе металлического водорода уже заявляли и другие физики, но доказать, что это именно желаемый продукт, и изучить его свойства до сих пор не удалось никому.

Как материал металлический водород представлял бы исключительный интерес во многих областях техники: это было бы самое эффективное горючее из всех известных, при его переходе в газовое состояние должно высвобождаться в 20 раз больше энергии, чем при горении смеси водород-кислород. Можно представить его использование как топливных таблеток из изотопов водорода (тритий или дейтерий) в ядерной энергетике, в качестве высокотемпературного сверхпроводника, даже в качестве сверхлегкого конструкционного материала... Но это в будущем, пока надо просто научиться его получать хоть в каких-либо мизерных количествах.

Не исключено, кстати, что металлический водород присутствует в недрах крупных планет, Юпитера, например.