Una selección de medidas en el rango de presión investigado. a, Fotografías de la muestra de hidrógeno tomadas en diferentes etapas de compresión, bajo iluminación de luz brillante frontal y trasera simultánea. La muestra de hidrógeno se indica con la flecha azul. Alrededor de 310 GPa, la muestra se vuelve negra reversiblemente, como lo ilustran las fotografías tomadas a 315 GPa para la ruta de presión creciente y a 300 GPa para la ruta de presión decreciente. A 427 GPa, la muestra está en estado metálico y aún se puede distinguir de la junta de renio. El aspecto de color rojo en el centro de la punta del diamante se atribuye a la disminución del espacio entre bandas del diamante. B, Espectros de transmisión de infrarrojos a diversas presiones. Las características de absorción intrínsecas asociadas con el vibrón y con el cierre de la banda prohibida están indicadas por las estrellas rojas y el triángulo, respectivamente. C, Evolución de la presión en el hidrógeno frente a la presión de la membrana de helio que actúa sobre el pistón del T-DAC, durante el aumento de presión (rojo) y la disminución (azul). Recuadro, la parte de alto número de onda de los espectros de diamantes Raman recogidos a tres presiones. El número de onda en el paso utilizado para calcular la presión se indica con un punto rojo, y anotado en la clave. Las líneas continuas son guías para el ojo. a.u., unidades arbitrarias. Crédito: Naturaleza (2020). DOI:10.1038 / s41586-019-1927-3
Un equipo de investigadores, dos con la Comisión Francesa de Energía Atómica (AEC) y un tercero con el sincrotrón Soleil, han encontrado evidencia de un cambio de fase para el hidrógeno a una presión de 425 gigapascales. En su artículo publicado en la revista Naturaleza , Paul Loubeyre, Florent Occelli y Paul Dumas describen las pruebas de hidrógeno a una presión tan alta y lo que aprendieron de él.
Los investigadores teorizaron hace mucho tiempo que si el gas hidrógeno estuviera expuesto a suficiente presión, se convertiría en un metal. Pero las teorías no pudieron deducir cuánta presión se requiere. Las dudas sobre las teorías comenzaron a surgir cuando los científicos desarrollaron herramientas capaces de ejercer las altas presiones que se creían necesarias para convertir el hidrógeno en un metal. Los teóricos simplemente aumentaron el número.
En los últimos años, sin embargo, Los teóricos han llegado a un consenso —sus matemáticas demostraron que el hidrógeno debería hacer una transición a aproximadamente 425 gigapascales— pero no existía una forma de generar tanta presión. Luego, el año pasado, un equipo de la AEC mejoró la celda del yunque de diamante, que durante años se ha utilizado para crear una intensa presión en los experimentos. En una celda de yunque de diamante, Se utilizan dos diamantes opuestos para comprimir una muestra entre puntas muy pulidas; la presión generada normalmente se mide con un material de referencia. Con el nuevo diseño, llamada celda de yunque de diamante toroidal, la punta se hizo en forma de rosquilla con una cúpula acanalada. Cuando esté en uso, la cúpula se deforma pero no se rompe a altas presiones. Con el nuevo diseño, los investigadores pudieron ejercer presiones de hasta 600 GPa. Eso todavía dejaba el problema de cómo probar una muestra de hidrógeno mientras se exprimía. Los investigadores superaron este desafío simplemente haciendo brillar un rayo de luz infrarroja a través del centro del dispositivo, a temperaturas normales, puede atravesar el hidrógeno. Pero si se encontrara con un metal en transición, en su lugar, estaría bloqueado o reflejado.
Los investigadores encontraron que las muestras de hidrógeno comprimidas a 425 gigapascales bloquearon toda la luz infrarroja y visible y mostraron reflectividad óptica. así como. Sugieren que sus resultados indican que el hidrógeno se vuelve sólido a 425 gigapascales, pero ya están planeando otra prueba para reforzar sus hallazgos. Quieren repetir el experimento para determinar si la muestra comienza a conducir electricidad a 425 gigapascales.
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