Металният водород може да промени всичко

Веществото има потенциал да направи революция във всичко – от космическите пътувания до електропреносната мрежа.

В края на януари двама учени от Харвард успяха да създадат изцяло ново вещество, за което отдавна се смята, че е „Светият Граал“ на физиката – метален водород – материал с безпрецедентна сила, който един ден би могъл да изпрати хората в дълбокия Космос. Изследването бе публикувано в списание Science.

Учените създали металния водород като върху водородна проба приложили по-голямо налягане от съществуващото в центъра на Земята. Това довело до разпадането ѝ до атомен водород.
Най-доброто ракетно гориво, което имаме в момента, е течен водород и течен кислород. Ефективността на тези вещества се характеризира със „специфичен импулс“, който представлява мярката на импулса, който горивото дава за изтласкване на ракетата напред.

„Хората от НАСА или Военно-въздушните сили на САЩ са ми казвали, че ако биха могли да увеличат от 450 секунди [на специфичен импулс] до 500 секунди, това би имало огромно влияние върху ракетостроенето“, казва по телефона пред Inverse Айзък Силвера, професор по естествени науки в Харвардския университет. „Ако можете да предизвикате метален водород да се възстанови до молекулна фаза, [освобождаването на енергия] изчислено за това е 1700 секунди.“
Металният водород може потенциално да даде възможност на ракетите да излитат в орбита на един етап и дори да позволи на хората да изследват планетите от външната Слънчева система. Металният водород се очаква да бъде „метастабилен“, което означава, че ако бъде създаден при много високо налягане, то и след като налягането се понижи, той ще остане под същата форма, както при високото налягане. Диамантът, например, е метастабилна форма на графит. Ако вземете графит, упражните нялягане и след това го нагреете, той се превръща в диамант; ако отнемете налягането, той си остава диамант. Но ако отново го загреете, ще се превърне пак в графит.


РЕКЛАМА:

***

Учените са имали теория за атомния метален водород още преди век. Силвера, който създал веществото заедно с колегата си Ранга Диас, се е стремил към това още от 1982 г., работейки като професор по физика в университета в Амстердам. Очаквало се е също, че металният водород ще бъде свръхпроводник при висока или дори стайна температура. Не се знае за съществуването на други свръхпроводници при  стайна температура, което прави приложенията му всеобхватни – особено за електрическата мрежа, която страда от загуба на енергия чрез разсейване на топлината. Също така може да улесни магнитното издигане за футуристични високоскоростни влакове, значително подобряване на електрическите автомобили и революционизиране на начина, по който енергията се произвежда и съхранява.
Но всичко това вероятно ще се случи след няколко десетилетия. Следващата стъпка от гледна точка на практическото приложение е да се определи дали металният водород наистина е метастабилен. В момента Силвера разполага с много малко количество от него. Ако веществото действително се окаже метастабилно, може да се използва за създаване на стайно-температурен кристал и – чрез пръскане на атомен водород върху повърхността – да се използва като ядра, от които да израства още, така, както се създават синтетичните диаманти.

Превод: Гергана Димитрова

Източник: Inverse


Европейска нощ на учените 2022 г.: