對金屬氫的宣告產生疑問

一項新的研究報告稱氫氣被壓縮成金屬狀態,但懷疑論者對此表示懷疑

金屬氫可能大量存在於氣體巨行星的高壓內部,並有可能用作新型超導體或地球上的火箭燃料。

兩位物理學家表示,他們已在巨大的壓力下壓碎了氫氣,使其變成有光澤的金屬——這一壯舉 物理學家們已經嘗試了80多年

但其他研究人員對這項宣告表示嚴重懷疑,這是該領域長期失敗嘗試歷史中的最新一次。

蘭加·迪亞斯和艾薩克·西爾維拉都是馬薩諸塞州劍橋市哈佛大學的物理學家,他們去年10月在arXiv預印本伺服器上首次釋出了他們的結果報告,這立即引起了批評。該報告的同行評審版本於1月26日發表在《科學》雜誌上,但懷疑論者表示,它幾乎沒有包含任何新資訊。


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五位專家告訴《自然》雜誌的新聞團隊,他們還不相信這項宣告,並且需要更多證據。“我認為這篇論文根本不令人信服,”法國原子能委員會物理學家保羅·盧貝雷在布魯耶爾-勒-沙特爾說。

西爾維拉和迪亞斯表示,他們希望在對脆弱材料進行進一步測試之前釋出他們的首次觀察結果。

金屬夢想

自1935年理論家首次預測金屬氫的存在以來,在實驗室中生產金屬氫一直是高壓研究人員的夢想。當在砧座內施加足夠的壓力時,氫應該能夠導電,這是金屬狀態的標誌。理論家們說,這種材料可能具有其他奇異的特性,例如成為超導體——即使在室溫下也能無電阻地導電。

透過製造金屬氫,物理學家們也可能能夠在他們的實驗室工作臺上探索行星科學:木星等氣體巨行星被認為在其核心中含有金屬氫,這或許可以解釋它們如何維持磁場。

近年來,物理學家們已經將微小的氫樣品壓在金剛石砧座之間,壓力超過地球中心。這些實驗非常精細,並且存在潛在的誤差。研究人員已經看到該材料隨著壓縮從透明變為深色,這表明隨著電子被擠壓在一起,它們能夠吸收可見光的光子。但沒有人證明金屬、有光澤的氫的存在,它可以反射光。2011年,德國美因茨馬克斯普朗克化學研究所物理學家的一份報告 備受爭議。領導該小組的米哈伊爾·埃雷梅茨表示,他的團隊尚未提供確鑿的證據。

迪亞斯和西爾維拉表示,他們能夠以比其他任何人管理的壓力更大的壓力擠壓氫氣。為此,他們使用了一個可以安裝在低溫恆溫器內的砧座,使他們能夠將氫樣品冷卻到略高於絕對零度。他們還表示,他們找到了一種更好的方法來拋光金剛石的尖端,以消除可能損壞寶石的不規則性。然後,他們轉動螺絲,將壓力增加到4950億帕斯卡(495吉帕),或幾乎比海平面大氣壓高500萬倍。

西爾維拉說:“然後,突然之間,它變成了一個有光澤的、反光的樣品,你只能相信它是金屬。”他說,透過顯微鏡觀察,樣品看起來有光澤,並且以金屬氫應該做的方式反射光。

重新測量

其他研究人員對此並不信服。華盛頓特區卡內基科學研究所的地球物理學家亞歷山大·岡查羅夫說,研究人員看到的有光澤的材料是否真的是氫氣還遠不清楚。岡查羅夫之前曾批評過西爾維拉實驗室的方法。他認為,有光澤的材料可能是氧化鋁(氧化鋁),它覆蓋在砧座中金剛石的尖端,並且在壓力下可能會表現不同。

盧貝雷和其他人認為,西爾維拉和迪亞斯高估了他們達到的壓力,他們依賴於螺絲轉動和砧座內部壓力之間不精確的校準。英國愛丁堡大學的物理學家尤金·格雷戈裡安茨補充說,部分問題在於研究人員僅在最高壓力下對他們的樣品進行了單次詳細測量——這使得很難看出實驗期間壓力是如何變化的。

盧貝雷說:“如果他們想令人信服,他們必須重新進行測量,真正測量壓力的演變。” “然後他們必須證明,在這個壓力範圍內,氧化鋁不會變成金屬。”

但西爾維拉表示,他只是想在進行確認測試之前釋出訊息,他說,這可能會破壞他們珍貴的標本。“我們想在這個樣品上釋出這一突破性事件,”他說。為了儲存材料,他和迪亞斯已將其儲存在低溫恆溫器中;他說,實驗室只有兩個低溫恆溫器,另一個正在用於其他實驗。“既然論文已被接受,我們將進行進一步的實驗。”

儘管存在懷疑,但《科學》雜誌和哈佛大學釋出的新聞稿材料自信地宣稱金屬氫已經制成。“這是高壓物理學的聖盃,”西爾維拉在哈佛大學的新聞稿中說。“這是地球上首個金屬氫樣品。”

本文經許可轉載,並於首次釋出於2017年1月26日。

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