Metalinis vandenilis
Tarybinių mokslininkų grupė 1975 m. vasario 5 d. paskelbė, kad jiems pavyko gauti metalinį vandenilį.
Iš tikro, dar 1935 m. E. Vigneris ir H.B. Hantingtonas nuspėjo vandelinio virsmą į metalinę būseną
veikiant aukštam slėgiui. Intensyvūs bandymai jį gauti vyko 20 a. 8-me dešimtm., bet nors ir pasiekta
galimų jo gavimo požymių, užtikrintumo, kad jis buvo gautas, dar nebėra. 1996 m. Lawrence
laboratorijos mokslininkai paskelbė jį gavę smūginės bangos pagalba. 2015 m. Science paskelbtas
straipsnis apie Sandia laboratorijų (JAV) ir Rostoko un-to (Vokietija) mokslininkų atliktą skysto deuterio
suspaudimą naudojant Z-mašiną iki būsenos, kurioje pasireikia metalo savybės.
Kai talentingas buhalteris-tekintojas-astronomas Fridrichas Vilhelmas Beselis 1842 m., remdamasi 4- ių tada žinomų Jupiterio palydovų judėjimo ypatumais, nustatė šios planetos masę, astronomų nuomonė apie Jupiterį turėjo pasikeisti. 1318 k. už Žemę didesnis, jis už ją ik 388 k. sunkesnis, taigi jo tankis 4 k. mažesnis už Žemės ir vos 1,33 k už vandens tankį. Jupiterio atmosferoje atradus didelius kiekius vandenilio ir jo junginių amoniako ir metano o taip pat helio, paaiškėjo, kad toji planeta labiau panaši į žvaigždę.
Vėliau paaiškėjo, kad 80% planetos masės sudaro vandenilis, apie 20% - helis ir tik mažą dalį sunkesni elementai azotas, anglis ir kt. Jupiteryje nėra silikatų ir kitų žemiškų junginių. Tokia neįprasta sudėtis ilgokai trukdė įsivaizduoti Jupiterio gelmių sandarą; ir tik 1948 m. S. Ramzėjui įrodžius, kad Jupiteris gali būti sudarytas vien iš vandenilio, susidarė šiandien labiausiai paplitęs jo modelis.
Jupiterio skersmuo per pusiaują yra 142,6 tūkst. km. Išorinis 10 tūkst. km sluoksnis yra vandenilio atmosfera, kurioje plauko ir Žemės matomi debesys. Ji paviršių slegia 200 tūkst. barų (1 atmosfera = 1,013 baro) slėgiu, tad galima sakyti, kad nėra griežtos ribos tarp atmosferos ir 60 tūkst. km gylio skysto vandenilio vandenynu. Po juo slypi metalinis vandenilio ir helio branduolys, kuriame slėgis siekia dešimtis ar šimtus milijonų barų, o temperatūra kelis tūkstančius laipsnių.
Kietas molekulinis vandenilis žinomas nuo 19 a. pabaigos. Jo molekulinio kristalo kampuose yra
vandenilio molekulės; jis labai lengvas tankis tik 0,09 g/cm3, labai nepatvarus ir lydosi
žemoje temperatūroje (15oK). Tai tipiškas dialektrikas, nes elektronai jo molekulėse tvirtai
surišti su branduoliais. Tačiau minėtame Jupiterio modelyje branduolys turėtų būti sudarytas iš atominio
vandenilio, pasižyminčio visomis metalų savybėmis.
Jo sukūrimui Žemės sąlygomis buvo pasiūlyti du būdai. Pirmasis yra gauti reikiamą slėgimą
sprogimu, bet jis turi daug trūkumų, neišsaugo gauto produkto, nes didelė dalis energijos virsta šiluma ir
vandenilio kristalas paprasčiausiai turėtų išgaruoti. Buvo pasiūlyta įvairių patobulinimų, tačiau nė vienas negarantavo sėkmės.
Kitas būdas sukurti presą, atlaikantį tokius slėgius. Normalios konstrukcinės medžiagos (pvz.,
plienai) teka į visus plyšelius kaip mažai klampus skystis esant gerokai mažesniam slėgiui. Vis tik buvo
pasirinktas šis būdas. Įrenginių kūrimas vienu metu vyko TSRS ir JAV. Aukštų slėgių fizikos institute
Pamaskvėje buvo išbandytas įrenginys, kuriuo buvo galima sukurti 3 mln. barų slėgį. Jis buvo
sumontuotas atskirame laboratoriniame korpuse ant 28 m storio betoninio pagrindo, be kurio, presui
veikiant, aplink būtų jaučiamas 2-3 balų žemės drebėjimas.
Po kelių bandymų su neorganinėmis medžiagomis, buvo imtasi vandenilio, jo dulos buvo
kondensuojamos ant deimantinių priekalų, atšaldytų iki 4,2oK. Kondensuojamo sluoksnio
storis buvo reguliuojamas dujų kiekiu, po to suspaudžiamas. Nustatymui, ar vandenilis virto metaliniu,
buvo matuojama varža.
Sukondensavus gana storus vandenilio sluoksnius ir juos suslėgus iki 3 megabarų, nebuvo pastebėta
varžos pokyčių. Tai liudijo, kad vandenilis neišteka iš kameros, bet ir metaliniu nevirsta. Slegiant
santykinai plonus vandenilio kondensato sluoksnius, jo varža staiga sumažėdavo bent milijonu kartų.
Tačiau to nepakako. Reikėjo, kad sumažinus slėgį arba atšildžius medžiagą, varža atsistatytų.
Tam reikėjo naujo eksperimento. Slėgis buvo mažinamas tol, kol medžiagos varža imdavo didėti.
Tada, palaikant pastovų slėgį, buvo keliama kameros temperatūra ir jai pasiekus 15-
17oK, medžiagos varža šuoliu padidėdavo milijoną kartų. Tie reiškiniai vyko 1 megabaro
slėgyje, kas apytikriai atitiko teorines prognozes. Tada ir buvo paskelbta, kad atrastas metalinis vandenilis.
Triukšmai
Įvairių autorių darbai rodė, kad toks pokytis turėtų įvykti 0,8-10 mln. barų slėgyje. Teoriškai nustatytos
tokios medžiagos savybės. Skirtingai nuo metalų, pasižyminčių izotropija, metalinis vandenilis turi
anizotropinę gardelę, t.y. jo savybės įvairiomis kryptimis nevienodos. Jis 7 k. tankesnis už kietą molekulinį
vandenilį, bet lengvesnis už vandenį. Jis ne tik geras laidininkas, bet, spėta, ir superlaidus esant
pakankamai aukštoms, artimoms kambario temperatūroms.
Geodinamika
Garo tramdytojas
Robotų iškilimas
Greičiau už šviesą!
Kodėl dangus žydras?
Antigravitacijos paieškos
Žygiuojam į Saulės amžių
Pasikėsinimas į multivisatas
Kvantinio pasaulio katinai
Bendroji reliatyvumo teorija
Galvaninės teorijos pradžia
Degtukai trumpas, bet svarbus gyvenimas
8 alternatyvūs energijos šaltiniai
Lemtingasis Rentgeno atradimas
Labai prasta balerina ir šuolis laike?
Šiuolaikinė fizika į tiesą panašus mitas?
Kibernetikos istorijos etiudai, V. Nalimovas
Paslaptingas Tesla - gyvenimas ir palikimas
Amžinas judėjimas laiko kristaluose
Įvairiapusis Ričardas Feinmanas
Labai suderinta Visatos sandara
21 a. mokslo idėjos ir švietimas
Šaltoji branduolių sintezė
Hadronų koliderio kūrėjas
Tiltas per Beringo sąsiaurį
Kur viešpatauja chaosas?
Ugnies ekologija
Kvantinis chaosas
Ateities žmogus
Vartiklis
NSO.LT