Ett urval av mätningar över det undersökta tryckområdet. a, Fotografier av väteprovet tagna vid olika kompressionsstadier, under samtidig fram- och bakljus med starkt ljus. Väteprovet indikeras av den blå pilen. Cirka 310 GPa, provet blir reversibelt svart, som illustreras av fotografierna tagna vid 315 GPa för den ökande tryckvägen och vid 300 GPa för den minskande tryckvägen. Vid 427 GPa, provet är i metalliskt tillstånd och kan fortfarande skiljas från rheniumpackningen. Den rödfärgade aspekten i mitten av diamantspetsen tillskrivs minskningen av diamantbandgapet. b, Infraröda transmissionsspektra vid olika tryck. Inneboende absorptionsegenskaper associerade med vibron och med stängningen av bandgapet indikeras av de röda stjärnorna och triangeln, respektive. c, Tryckutveckling i väte kontra heliummembrantrycket som verkar på kolven i T-DAC, under tryckökning (röd) och minskning (blå). Infälld, den höga vågtalsdelen av Raman-diamantens spektra samlas vid tre tryck. Vågnumret i steget som används för att beräkna trycket indikeras som en röd prick, och noteras i nyckeln. Heldragna linjer är guider för ögat. a.u., godtyckliga enheter. Kreditera: Natur (2020). DOI:10.1038/s41586-019-1927-3
Ett team av forskare, två med den franska atomenergikommissionen (AEC) och en tredje med Soleil-synkrotronen, har hittat bevis på en fasförändring för väte vid ett tryck på 425 gigapascal. I deras papper publicerad i tidskriften Natur , Paul Loubeyre, Florent Occelli och Paul Dumas beskriver att testa väte vid ett så högt tryck och vad de lärde sig av det.
Forskare för länge sedan teoretiserade att om vätgas exponerades för tillräckligt tryck, det skulle övergå till en metall. Men teorierna kunde inte härleda hur mycket tryck som krävs. Tvivel om teorierna började uppstå när forskare utvecklade verktyg som kunde utöva de höga tryck som ansågs nödvändiga för att pressa in väte i en metall. Teoretiker flyttade helt enkelt siffran högre.
Under de senaste åren, dock, teoretiker har kommit till enighet – deras matematik visade att väte skulle övergå vid ungefär 425 gigapascal – men ett sätt att generera så mycket tryck fanns inte. Sedan, förra året, ett team på AEC förbättrade diamantmothållscellen, som i åratal har använts för att skapa ett intensivt tryck i experiment. I en diamantstädcell, två motsatta diamanter används för att komprimera ett prov mellan högpolerade spetsar – det tryck som genereras mäts vanligtvis med ett referensmaterial. Med den nya designen, kallas en ringformad diamantstädcell, spetsen gjordes till en munkform med en räfflad kupol. När den används, kupolen deformeras men går inte sönder vid höga tryck. Med den nya designen, forskarna kunde utöva tryck upp till 600 GPa. Det lämnade fortfarande problemet med hur man testade ett prov av väte när det pressades. Forskarna övervann denna utmaning genom att helt enkelt lysa en stråle av infrarött ljus ner genom mitten av enheten - vid normala temperaturer, den kan passera rakt igenom väte. Men om det skulle möta en övergångsmetall, det skulle istället blockeras eller reflekteras.
Forskarna fann att väteprover komprimerade till 425 gigapascal blockerade allt infrarött och synligt ljus och visade optisk reflektivitet, också. De föreslår att deras resultat indikerar att väte blir fast vid 425 gigapascal - men de planerar redan ett nytt test för att stärka sina resultat. De vill upprepa experimentet för att avgöra om provet börjar leda elektricitet vid 425 gigapascal.
© 2020 Science X Network
