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金屬氫是可能的嗎?
金屬氫在物理理論上是可能存在的,並且事實上,金屬氫被認為是其構成了木星和類似大型氣態行星的大部分固體內部。
是否可能更精妙地利用現有技術在地球上生產金屬氫,這取決於你如何定義金屬氫。在我們的大氣層中,氫始終是雙原子分子H2,也稱為分子氫。當分子氫被壓縮,其最終會呈現出固態,然後變成金屬,並同時保持其雙原子結構。這就是所謂的金屬分子氫。隨著進一步對其施加高壓,氫分子將解離,最終產生金屬原子氫。(也就是H代替H2)由於獲取金屬H需要比H2更高的壓力,因此有關其可行性或成功性評估的問題通常涉及並指代原子氫。
在地球上,我們可以通過衝擊波(在實驗室裡使用的強雷射或將物體砸向目標)或者使用金剛石壓砧(一種在兩顆鑽石之間壓縮物質的裝置)來達到最高壓力。以下是一些結果:
科學家們在衝擊波實驗中,已在氘分子(具有一個額外中子的氫)內觀察到其的金屬性。參見:因娜維希克(Inna Vishik)對:金屬氫的預測外觀和它會呈現出對光不透明的形式,這兩個問題的回答。
分子金屬氫的首次報導並出現在公眾視野內是於2011年在一金剛石壓砧中,壓力為220GPa,大約是地球中心壓力的二分之三倍。
在早些時候,據稱發現了原子金屬氫,這引起了很大的爭議,也讓其蒙上了陰影。據我所知,該結果尚未得到再現(原始標本已被分解),但人們正在積極嘗試。
最後一件事:我真的很想消除一個想法,即物質的狀態在某種程度上是「不那麼有效」或「不那麼適用」的,因為它是在極端條件下實現的。除了某些物理操作的領域(實驗性地)僅在極端條件下(粒子物理學,宇宙學等)運行的事實之外, 在固態物理學中,高壓是我們擁有的「最乾淨的」調節參數之一,同時還能夠以有意義的方式深刻地改變材料的性能。從高壓實驗中獲得的見解對於增進我們對任何確實具有應用價值的結晶固體的理解提供了寶貴价值。另請參閱:因娜維希克(Inna Vishik)對與問題:隨著圍繞金屬氫的發現的大肆宣傳,大規模生產是否太昂貴了的回答。
金屬氫是氫的一種變化階段,其行為類似於電導體。早在1935年,尤金.威格納和希德拉.貝爾.亨廷頓就基於理論基礎上預測了氫的這一變化階段。
在高壓和高溫下,金屬氫可以以液體而不是固體的形式存在。研究人員認為,在木星、土星和一些系外行星的高溫和被引力壓縮的內部裡,可能存在大量的金屬氫。
一張木星的示意圖顯示了該行星的內部模型,其巖石內核由深層的液態金屬氫(顯示為洋紅色)和主要由氫分子構成的外層覆蓋。但木星真實的內部結構尚不明確。例如,內核隨著熱液態金屬氫對流與熔融核混合而收縮,並將其內含物帶到行星內部更高的水平。此外,氫層之間沒有明確的物理邊界---隨著深度的增加,氣體的溫度與密度會平穩增加,最終變為液體。除極光和伽利略衛星的軌道外,所有要素均按比例顯示。
作者: 兒店小二
FY: quora
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