Китайские и британские физики заявили об открытии нового агрегатного состояния водорода, сжатого до 3,2 миллиона атмосфер, которое по своим свойствам напоминает предсказанный в теории металлический водород — высокотемпературный сверхпроводник, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
Водород, простейшее вещество и первый элемент таблицы Менделеева, представляет собой бесцветный горючий газ или жидкость и состоит из молекул из двух атомов водорода. В середине 30-х годов прошлого века физики предсказали, что водород, если сжать его до сверхвысоких давлений, перейдёт в новую фазу, которая будет похожа по своим свойствам на металл.
В таком состоянии молекулы водорода перестанут существовать, а протоны потеряют свои электроны и объединятся в своеобразную кристаллическую решётку. В таком состоянии, как показывают расчёты и компьютерные модели, водород может обладать сверхпроводящими свойствами даже при комнатных или близких к ним температурах, а также рядом других интересных свойств.
Как рассказывают Евгений Григорянц из университета Эдинбурга (Шотландия) и его коллеги, пока все попытки сжать водород и превратить его в металл заканчивались неудачно. Учёным в лучшем случае удавалось, сжав водород до давления в 2,2 миллиона атмосфер, достичь так называемой «фазы IV», в которой вещество принимает форму своеобразных «листов» из шестигранников.
В своей статье Григорянц и его коллеги рассказывают об открытии пятой фазы водорода, приближенной по своим свойствам к металлам, а не к полупроводникам, как «фаза IV». Для получения водорода в этой фазе пришлось довести давление до планки 3,2 миллиона атмосфер и перейти от температуры, близкой к абсолютному нулю, к комнатной.
В результате водород перешёл в новое состояние, которое характеризуется резким ослаблением так называемого эффекта Рамана — необычной манеры поляризации света, возникающей в результате его взаимодействия с молекулами изучаемого вещества и его рассеивания на них. Это означает, как надеются физики, что в «фазе V» водород почти полностью перешёл из молекулярного в металлическое состояние.
Как подчёркивают Григорянц и его коллеги, «фаза V» может не являться металлическим водородом, хотя она и близка к ней по своей структуре и свойствам. В ближайшее время авторы статьи планируют продолжить эксперименты, детально изучив свойства этой агрегатной формы водорода, а также попытаются сжать новые образцы вещества до ещё более высоких давлений.