Lihtsa elemendi vajutamine eksootilistele kvantseisunditele

20 полезных автотоваров с Aliexpress, которые упростят жизнь любому автовладельцу / Алиэкспресс 2019 (Juuli 2019).

Anonim

Vesinikud - vesinik ja selle isotoobid - on universumis kõige lihtsamad ja rikkamad elemendid. Kontseptuaalselt on vesinik koos ühe prootoni ja elektroniga elementide perioodilisus tabelis kõige lihtsam aatomsüsteem, kuid sellel on oma kerge massi ja teiste vesiniku aatomite vastasmõju tõttu erakordselt keerukas käitumine.

Neutraalse elektron-spin-polariseeritud gaasina ei moodusta T → 0 K piires vedelikku; polariseerimata kujul moodustab ta kergesti stabiilseid molekule, mis tahkestavad umbes 14 K juures. Kui miljonites baarides survestatakse, eeldatakse, et see eraldub aatomi metallile, mille eeldatavalt on eksisteerivad sellised omadused nagu kõrgtemperatuuriline ülijuhtivus, metastableerivus ja vedeliku olek megabari rõhu korral madala temperatuuri piires. Nende kvantmõjude mõistmine ja molekulaarse vesiniku erinevate isotoopide faasiagrammi loomine on aastakümneid huvitav teaduslik väljakutse. Harvardi füüsikud on teinud veel ühe sammu vesinikkütuste täieliku arusaamise poole.

Füüsilise läbivaatamise kirjade viimases numbris, professor Isaac Silvera ja uurijad, dr Ranga Dias ja dr. Ori Noked uurivad vesinikdodeeriidi ning teatavad kahe uudse kvantfraasi ülemineku avastamisest, mis oluliselt erinevad puhta vesiniku või deuteeriumi käitumisest ja selgelt näidata, kuidas dissotsiatsiooniprotsess võib jätkuda.

Viimased teooriad on ennustanud, et megabari rõhu korral muutub tahke vesinik struktuuriks grafeenilaadsete tasanditega ja metallifaasi eellasjana võivad molekulid lahutada ja nukleoonid rekombineeruda. Kahjuks, kui see protsess toimub vesiniku või deuteeriumi puhul, on lõplik seisund vesinik või deuteerium, nii et selle protsessi kohta pole tõendeid.

Harvardi teadlased on pigistanud HD-d väga suure survega, kasutades teemant-anvilcell-rakku ja uurinud proovi infrapuna spektrit kuni 3, 4 megabari, mis on kõrgeim surve, millele see molekul on kunagi kokku surutud (rõhk Maa planeedi keskele umbes 3, 6 megabari).

HD-näidis oli stabiilne, sarnaselt käitumisega H2 või D2 kuni 2 megabari. Selles rõhu all läbis HD proovi üleminek uuele faasile HD-IV *. Selles faasis toimub uus protsess H2 ja D2 moodustamiseks (2HD↔H2 D2); äsja moodustatud molekulid identifitseeritakse nende infrapunase spektri abil. Nukleonivahetus tuleneb protsessist, milles HD molekulid dissotsieeruvad, millele järgneb kiire rekombinatsioon, mida nimetatakse DISRECiks.

See näitab protsesse, mis ennustatakse puhtatesse liikidesse. Kõrgematel rõhkudel ja madalatel temperatuuridel muudab HD-IV * veel üheks uueks faasiks, mida nimetatakse HD-PRE-iks.

Erinevalt puhastest isotoopide süsteemidest, H2 ja D2, on uued rõhu / temperatuuri faasiliinid peaaegu vertikaalsed ja paistavad olevat lõikunud T =0 K teljega. DISREC kinnitab nähtust, mida on täheldatud ainult teoreetilises simulatsioonides ja mida ei saa täheldada kas H2 või D2-s. Ükski äsja vaadeldud faas ei ole metalliline.

Madala tihedusega HD on ka eriline astronoomiline huvi, kuna hiljutine HD-de avastamine on silmapilksel pilvedel. Arvatakse, et deuteriumi on loodud esmajärjekorras Big Bangi tuumade sünteesis. Deuteriumi rohkuse määramine vesiniku suhtes planeetide süsteemide ja udusu keskkondades annab olulised kosmoloogilised piirangud planeetide ja tähtkuju kujunemisele.

menu
menu