[前沿] 全新物质形态成真:固体金属态氢证实存在


  太阳和太阳系的大型行星的内核主要由这种高压形式的元素构成。



  英国爱丁堡大学科学家利用钻石对顶砧对氢实施压缩到前所未有的高压状态,从而证实了这种罕见的“金属态氢”的存在。



  为了达到“第五状态”,研究团队所实现的压力相当于地球大气压的325万倍。


  新浪科技讯 北京时间1月11日消息,据国外媒体报道,英国爱丁堡大学科学家近日利用钻石对顶砧制造出某种极端高压状态,从而生成“第五状态氢”,即氢的固体金属状态。这是一种新的物质形态,这种状态的氢通常存在于大型行星或太阳内核之中,分子分离成单原子,电子的行为特征像金属电子一样。


  早在80多年前,这种状态的氢首次在理论中被提出。从40多年前开始,科学家们一直在努力尝试再造这种状态的氢,但均未能成功。此次英国爱丁堡大学科学家利用钻石对顶砧对氢实施压缩到前所未有的高压状态,从而证实了这种罕见的“金属态氢”的存在。“金属态氢”状态不稳,科学家此前也从未见过“金属态氢”。


  太阳和太阳系的大型行星的内核主要由这种高压形式的元素构成。比如,木星和土星的内核被认为主要由这种形态的元素构成。该项研究主要负责人、英国爱丁堡大学物理和天文学学院科学家尤金-格雷高里安兹教授介绍说,“在过去30年间,在无数次的高压实验中,科学家们都声称制造出金属态氢,但后来这些实验结果都被证明无效。我们的研究首次拿出了实验证据证明氢可以像预测的那样拥有固体金属态,不过所需要的压力也比此前想像的要高得多。研究成果将有助于基础科学和行星科学的发展。”


  英国爱丁堡大学研究团队利用钻石对顶砧制造出某种极端高压状态,即生成“第五状态氢”所必需的压力状态,将氢压缩成新的固体状态。为了达到“第五状态”,研究团队所实现的压力相当于325万个地球大气压。科学家们利用激光显微拉曼光谱仪观测到了这种状态的变化,从而通过实验证明了氢的这种不寻常特性。


  在这种极端高压状态下,分子开始分离成单原子。研究人员发现,电子的行为与金属电子的行为特征相似。尽管此次实验比此前的实验迈进了一大步,但科学家承认还需要继续努力加以佐证。此外,为了生成单纯的原子和金属状态可能还需要更大的压力。


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