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实验室制造的“金属氢”可以彻底改变火箭燃料

科学家们刚刚在实验室里找到了一种制造金属固体氢的 ... ,在两个金刚石砧之间用超高压将其压缩。(图像:Ranga Dias;Isaac Silvera)“KDSPs”金属氢,一种奇怪的形式,即使在低温下也能导电,在物理学家预测它存在的80年后终于在实验室里制造出来了。在一项新的研究中,研究人员报告了两颗超纯钻石之间的高压,“KdSPE”“KDSPs”“从来没有人遇到过金属氢,因为它以前从未在地球上存在过”,哈佛大学的凝聚物物理学家Isaac Silvera告诉《生命科学》。也许宇宙中的条件是它从未在宇宙中存在的。“KdSPE”“KdSPS”在理论上说,有可能金属氢可以用作超轻、极其强大的火箭燃料,Silvera补充说。[星际空间旅行:探索宇宙的7个未来宇宙飞船]

长期寻找的材料

1935年,物理学家尤金·维格纳和希尔拉德·贝尔·亨廷顿预测,大约25g帕斯卡(约246,1000倍大气压)可能会迫使固态氢原子之间的正常键断裂,从而释放出四处移动的电子。简单地说,通常透明的材料会变得有光泽和反光,并具有与金属相关的其他特性。(从技术上讲,金属的定义是,即使你把它冷却到尽可能低的温度,绝对零度,它也能传导有限的电流,Silvera说。)

后来的研究发现,这种转变所需的压力甚至更高——这种压力可能只在致密行星的核心深处才能找到。

已有数十篇理论论文,它们都有不同的临界压力,因为当它变成金属时,Silvera说:

研究人员发现了产生越来越高压力的 ... ,但是没有人能够产生这种难以捉摸的物质。

的问题是:地球上有什么物质足够强大,足以充分挤压氢原子?”为了回答这个问题,研究人员转向了地球上最坚固的材料:钻石。但是,即使是在转换材料所需的极高压力下破裂的钻石。

因此,Silvera和他的博士后研究员Ranga Dias寻找使钻石更坚固的 ... 。

我们设计了这个系统,使所有能导致钻石破裂的东西都不在那里,Silvera告诉Live Science,

通常,研究人员使用从地球上挖出的钻石,它们的内部结构有微小的不一致。研究小组决定用人造钻石制造微型铁砧,这种铁砧可以在没有任何内部不均匀性的情况下制造出来。

科学家通常用钻石制成的细粉对这些钻石进行抛光,但这“可以从表面挖出碳原子,留下缺陷,Silvera说:

就像一张纸上的初始裂痕,使它更容易在整个过程中被撕裂,这些缺陷可能是钻石开始破裂的故障点,而

,科学家们用一种化学 ... 来蚀刻一层非常薄的表面,而不用凿除它。

最后,这些实验所需的极高压力有时会导致氢原子扩散到钻石中,这也会导致开裂。因此,研究小组在钻石砧上涂上了氧化铝,这是蓝宝石中发现的同样的材料,可以防止扩散。

整个系统被冷却到液态氦的温度,大约是零下452华氏度(零下269摄氏度),然后金刚石砧挤压固体氢的微小样品。

随着压力的升高,通常是透明的罗根分子变形成不透明的颜色,最后变得有光泽。后续测试证实该材料确实是金属的。实现这种转变所需要的压力?495千兆帕(7170万磅/平方英寸),比在地核中发现的压力还大。

的惊人应用

现在,科学家对这种物质的性质知之甚少。整个实验装置仍处于实验室的高压下,等待下一次测试。

“我们的经验是,一旦你将一组钻石加压到百万大气压以上,当你释放压力时,钻石就会破裂,”Silvera说,

就这样,研究小组还不知道,Silvera说,理论上说,即使压力被消除,金属氢也是稳定的。

如果金属氢即使在高压被消除后仍保持其特性,它有可能被用来制造室温超导体。这可能有助于生产不需要将材料冷却到液氦温度的磁悬浮列车或磁共振成像设备。

也被预测为人类所知的最强大的火箭推进剂,因此,如果人们能以某种方式将其放大并大量生产,Silvera说:“它可能会给火箭技术带来革命性的变化,因为将氢压缩成金属状态需要耗费大量的能量,当氢重组成分子形式(两个氢原子结合在一起)时,会释放出大量的热量。因为氢是最轻的元素,它将比现有火箭推进剂轻几十倍。“KDSPE”“KDSPs”团队希望通过测试金属氢在正常温度和压力下是否稳定和超导来跟踪这些结果。“KDSPE”“KDSPs”的发现发表在今天的科学杂志上。“KDSPE”“KDSPS”最初发表。关于生命科学

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