Les scientifiques se rapprochent de l'hydrogène métallique

Un groupe de chercheurs des Sandia National Laboratories (Sandia National Laboratories, USA), ainsi qu'un autre groupe de l'Université de Rostock (Allemagne) ont mené une expérience réussie de compression du deutérium liquide dans un état qui présente les propriétés d'un métal. Dans un travail scientifique publié dans la revue Science, les scientifiques décrivent les étapes d'une expérience qui les rapproche de leur objectif ultime - la production d'hydrogène métallique solide.

L'illustration ci-dessus est un diagramme schématique de l'état de l'hydrogène. Il représente quatre états solides connus de I à IV, deux états liquides connus et l'état prédit d'un liquide atomique. Les cercles bleus indiquent la rotation des molécules quantiques, et les lignes ondulées correspondent à un état intriqué. Les lignes droites sont les endroits où les calculs montrent l'existence d'une liaison covalente.

En 1935, les physiciens Hillard Bell Huntington et Eugene Wigner ont d'abord avancé la théorie selon laquelle l'hydrogène peut exister dans un état métallique lorsque les liaisons entre les atomes se brisent et que des électrons libres apparaissent.

Pour produire de l'hydrogène métallique, une seule chose est requise: la haute pression. Depuis lors, de nombreux physiciens ont tenté de prouver la théorie de Huntington et Wigner, mais en vain.

Dans une expérience récente, les chercheurs ont utilisé une nouvelle façon d'augmenter la pression artérielle sans effets secondaires indésirables.

Jusqu'à présent, les enclumes de diamant étaient utilisées pour créer une pression maximale, où la substance était pressée entre les pointes de deux diamants. Des expériences antérieures ont montré que de cette manière, il est possible de compresser une substance avec une forte concentration d'hydrogène à un état semblable à un métal.

Dans une expérience aux Sandian National Laboratories, ils ont décidé d'aller dans l'autre sens et ont utilisé la machine Sandia Z (Z-Machine), une configuration expérimentale et l'une des plus grandes sources de rayons X au monde, pour comprimer la substance. Il est capable de générer des champs jusqu'à 20 mégauss.


Z-Machine

En serrant l'échantillon, un choc électrique puissant de la Z-Machine a été appliqué à l'électrode près du récipient en deutérium. L'onde de choc a traversé le récipient et a encore pressé la substance. À cette époque, les scientifiques surveillaient la façon dont le matériau réfléchissait la lumière, un moyen courant de reconnaître le métal.

Après compression de la substance, elle a cessé d'être transparente et a commencé à réfléchir la lumière. Selon les chercheurs, cela prouve clairement que la substance est passée d'un isolant à un métal.

Cette expérience est la tentative la plus réussie à ce jour pour obtenir de l'hydrogène métallique, dont l'existence était prévue il y a 80 ans. D'autres groupes de chercheurs peinent également à résoudre le problème.

Outre des résultats purement expérimentaux, la production d'hydrogène métallique est d'une importance scientifique. L'expérience montrera quelle pression est nécessaire pour une telle transformation. Ces informations sont utiles, par exemple, pour étudier d'autres planètes et étoiles: nous découvrirons dans quelles conditions un tel processus peut se produire.



Par exemple, l'existence d'hydrogène métallique pourrait expliquer le phénomène de Saturne , trop chaud pour son âge: à un âge réel de 4,5 milliards d'années, la simulation informatique ne lui donne que 2,5 milliards d'années à cause d'une température trop élevée.

Source: https://habr.com/ru/post/fr381035/