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地球上首现金属氢
来源:中国科学报      作者:晋楠      时间:2017-02-22 17:51      关键词:
摘要:研究人员对相关成果表示质疑

 物理学家不相信氢气在金刚石砧中被压缩到金属态的论断。图片来源:Max Alexander

两名物理学家称,他们完成了同行们为此尝试了80多年的一项壮举:在巨大压力下压碎氢气,使其成为一种发光的金属。

但其他研究人员则对这个长时间以来反复失败的领域出现的新成果深表怀疑。

美国马萨诸塞州哈佛大学物理学家Ranga Dias和Isaac Silvera最初将他们的研究结果于去年10月1日发表在预印文本服务器arXiv上,文章随即招来批评。对该报告的一份同行评议于今年1月26日发表于《科学》,但质疑者说它包含的信息量过少。

5位专家在接受采访时表示他们并不相信这一论断,提出还需要更多证据。“我认为这篇文章并不可信。”法国布吕伊埃雷勒沙特原子能委员会物理学家Paul Loubeyre说。

Silvera和Dias表示,在对他们的脆弱性料展开进一步验证之前,他们想先发表初步观察到的结果。

从1935年开始,在实验室中制作金属氢就是高压研究人员的梦想,当时理论首次预言了该物质的存在。当在一个砧中挤压到足够压力时,氢气就能导电,这是金属态的一个特征。理论学家称该材料还有其他的特征,如可以作为没有任何阻力的超导体,即便在室温下也是如此。

近年来,物理学家将微小的氢样本放在压力超过地心的金刚石砧之间。这项实验非常复杂,可能会出现潜在的错误。研究人员曾观察到随着压力变化,该材料从透明变黑,这表明当电子簇拥在一块儿时,它们能够吸收可见光的光子。但没有人曾证明过可以反光的闪亮金属氢的存在。2011年,由德国马普学会化学所物理学家发表的一项报告引发了争议。带领该团队的Mikhail Eremets表示,他们并未提供结论性的证据。

Dias和Silvera则称,他们能够用比其他实验更大的压力挤压氢气。为了做到这一点,他们将砧放入一个低温恒温器,从而把氢气样本恰好冷却到绝对零度以上。他们还表示发现了磨光金刚石尖端的更好方法,从而清除了可能破坏这些金刚石的不规则行为。随后,他们旋动一个螺丝使压力增加到4950亿帕斯卡,这相当于海平面大气压力的500万倍。

“然后,它突然变成了一种强有力的反射样本,你会认为它只可能是金属。”Silvera说。通过一台显微镜观测,该样本似乎会发光,会像金属氢那样反射光。

但其他研究人员并不相信。华盛顿特区卡耐基科学研究所地球物理学家Alexander Goncharov说,研究人员看到的闪光材料距离真实的金属氢相差很远。Goncharov此前就曾批评过Silvera实验室的方法。他认为这种闪光材料可能是氧化铝,它覆盖在砧中金刚石的尖端上,其表现可能在压力下发生了变化。

“如果他们想要让人相信,就需要重新进行实验,切实地测量压力的变化。”英国爱丁堡大学物理学家Eugene Loubeyre说,“他们需要证明在这样的压力范围内,氧化铝并未变成金属。”Loubeyre和其他科研人员认为,Silvera和Dias高估了他们达到的压力水平。

但Silvera表示,他只是希望在进行确认实验之前先将消息公布出来,因为二次试验可能会破坏他们珍贵的样本。“我们希望发表针对这个样本的突破。”他说。为了保存这个材料,他和Dias已经将其放在低温恒温器中。他表示,该实验室有两台低温恒温器,另一台被用于其他实验。“现在,这篇论文已经被接收,我们将进一步开展实验。”

尽管广泛存在质疑,但《科学》杂志和哈佛大学公布的媒体材料仍满怀信心地宣称,科学家已经制作出了金属氢。“这是高压物理学领域的圣杯。”Silvera在哈佛大学的新闻通稿中说,“这是至今为止地球上出现的首个金属氢样本。”(晋楠编译)


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