ไฮโดรเจนที่เป็นโลหะจะถือว่าเป็นการทดลองครั้งใหม่หรือไม่

ผู้เชี่ยวชาญหลายคนแสดงความไม่มั่นใจในผลลัพธ์ใหม่ที่นำเสนอโดยกลุ่มของ Dias ตามประวัติดังกล่าว ไม่เพียงแต่ผลลัพธ์ก่อนหน้านี้ถูกเพิกถอนเท่านั้น แต่นักวิจัยคนอื่นๆ ไม่สามารถทำซ้ำได้ Eremets กล่าว รวมทั้งกลุ่มของเขาเองที่ Max Planck Institute “การทดสอบความถูกต้องหลัก – ความสามารถในการทำซ้ำ – ล้มเหลว และจากมุมมองของฉัน นั่นคือสิ่งที่สำคัญที่สุด”

เดิมพันสูง “ถ้าเป็นเรื่องจริง มันคือการค้นพบที่ยิ่งใหญ่” นักฟิสิกส์ Eugene Gregoryanz แห่งมหาวิทยาลัยเอดินบะระกล่าว แต่เขามองนักวิจัยด้วยความสงสัย “ไม่ว่ามันจะจริงหรือไม่ ฉันเดาว่าเวลาจะพิสูจน์เอง”

คนอื่นเป็นบวกมากขึ้น “เป็นการศึกษาที่ยอดเยี่ยม” Russell Hemley นักเคมีด้านวัสดุจากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ ชิคาโกกล่าว “ข้อมูลที่นำเสนอในแง่ของหลักฐานเกี่ยวกับตัวนำยิ่งยวดนั้นแข็งแกร่งมาก” Hemley ไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษานี้ แต่ได้ร่วมมือกับ Dias ในอดีต รวมทั้งการติดตามผลกระดาษตัวนำยิ่งยวดที่หดกลับ ส่งเมื่อวันที่ 16 กุมภาพันธ์ที่ arXiv.org เอกสารดังกล่าวซึ่งยังไม่ผ่านการทบทวนโดยผู้เชี่ยวชาญ (peer-review) รายงานว่าตัวนำยิ่งยวดที่อ้างสิทธิ์ก่อนหน้านี้ทำงานใกล้อุณหภูมิห้อง

ตัวนำยิ่งยวดใหม่เป็นชนิดที่อุดมด้วยไฮโดรเจนที่เรียกว่าไฮไดรด์ นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าไฮโดรเจนบริสุทธิ์ควรเป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิห้อง แต่เฉพาะที่ความดันสูงมากเท่านั้นที่ทำให้ยากต่อการผลิต เพื่อลดความดัน นักวิทยาศาสตร์ได้เพิ่มองค์ประกอบอื่นๆ เข้าไป ซึ่งทำให้ไฮไดรด์เป็นตัวนำยิ่งยวด

ในปี 2015 Eremets และเพื่อนร่วมงานได้ผลิตสารประกอบของกำมะถันและไฮโดรเจนที่มีตัวนำยิ่งยวดสูงถึง −70° C ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่สูงเป็นประวัติการณ์ในขณะนั้น ไม่กี่ปีต่อมา สารประกอบของแลนทานัมและไฮโดรเจนถูกค้นพบว่าเป็นตัวนำยิ่งยวดภายใต้สภาพอากาศที่ยังคงหนาวเย็น แต่ยิ่งใกล้เคียงกับอุณหภูมิห้อง วัสดุทั้งสองต้องใช้แรงกดสูงเกินไปสำหรับการใช้งานจริง

เป็นการยากที่จะเข้าใจว่าตัวนำยิ่งยวดใหม่เข้ากันได้อย่างไรกับไฮไดรด์อื่นๆ Lilia Boeri นักฟิสิกส์ทฤษฎีจากมหาวิทยาลัย Sapienza แห่งกรุงโรมกล่าวว่าการคำนวณทางทฤษฎีเกี่ยวกับพฤติกรรมของไฮไดรด์ที่คล้ายคลึงกันไม่ได้บ่งชี้ว่าวัสดุดังกล่าวจะมีตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิและความดันที่รายงานไว้ “สำหรับฉัน มันดูแปลกมาก” Boeri กล่าว “เป็นเรื่องที่ไม่คาดฝันเลย…. ถ้าเป็นเรื่องจริง มันก็แตกต่างจากไฮไดรด์อื่นๆ มาก”

ไฮโดรเจน นั่นคือ นักวิจัยสามคนอ้างว่าการบีบองค์ประกอบทางเคมีให้มีความดันสูงมากจะเปลี่ยนเป็นโลหะ

นักวิทยาศาสตร์รายงานเมื่อวันที่ 13 มิถุนายนที่ arXiv.org นักวิทยาศาสตร์รายงานว่าไฮโดรเจนโลหะที่อ้างว่าปรากฏขึ้นที่ความดันมากกว่า 4 ล้านเท่าของชั้นบรรยากาศโลก หากได้รับการยืนยัน ความสำเร็จดังกล่าวจะบรรลุภารกิจอันยาวนานในการผลิตโลหะที่เข้าใจยาก ซึ่งคาดการณ์ว่าจะเกิดขึ้นครั้งแรกในช่วงทศวรรษที่ 1930

งานยังไม่ผ่านการตรวจสอบโดยเพื่อน Alexander Goncharov นักฟิสิกส์จาก Carnegie Institution for Science ในกรุงวอชิงตัน ดี.ซี. ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษากล่าวว่า นี่เป็น “ก้าวนำหน้างานวิจัยก่อนหน้านี้อย่างมาก” “ฉันคิดว่ามันค่อนข้างสรุปได้ว่าเป็นโลหะ”

นักวิจัยคนอื่น ๆ สงสัยมากขึ้น นักฟิสิกส์ Eugene Gregoryanz แห่งมหาวิทยาลัยเอดินบะระกล่าวว่า เขาไม่เชื่อว่าการทดลองใหม่นี้น่าเชื่อ และสังเกตว่าการอ้างไฮโดรเจนโลหะก่อนหน้านี้หลายครั้งได้รับการพิสูจน์แล้วว่าผิดในที่สุด

Isaac Silvera นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดกล่าวว่า ผลบางประการไม่เห็นด้วยกับการวัดไฮโดรเจนที่ความดันสูงที่เผยแพร่ก่อนหน้านี้ ในปี 2560 เขาและเพื่อนร่วมงานรายงานว่าตรวจพบไฮโดรเจนที่กลายเป็นโลหะ ซึ่งเป็นคำกล่าวอ้างที่ถูกวิพากษ์วิจารณ์จากนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ รวมถึง Gregoryanz (SN: 2/18/17, p. 14)

นักฟิสิกส์ Paul Loubeyre จากคณะกรรมาธิการพลังงานทางเลือกและพลังงานปรมาณูของฝรั่งเศสใน Arpajon ผู้เขียนร่วมของการศึกษาใหม่ ไม่ตอบสนองต่อคำร้องขอความคิดเห็นสำหรับบทความนี้

ไฮโดรเจนที่เป็นโลหะดึงดูดใจนักฟิสิกส์เป็นพิเศษเนื่องจากคาดการณ์ว่ามันอาจเป็นตัวนำยิ่งยวดซึ่งเป็นวัสดุที่ช่วยให้กระแสไฟฟ้าไหลโดยไม่มีการต้านทาน แต่แตกต่างจากตัวนำยิ่งยวดอื่น ๆ ที่รู้จักกันซึ่งต้องแช่เย็นที่อุณหภูมิต่ำมาก ไฮโดรเจนโลหะอาจเป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิห้อง เป้าหมายสุดท้ายของนักวิทยาศาสตร์คือการค้นหาตัวนำยิ่งยวดที่ไม่ต้องการความเย็นหรือแรงดันสูง หากพบวัสดุดังกล่าว สามารถรวมเข้ากับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และประหยัดพลังงานได้มหาศาล

ในการสร้างโลหะดังกล่าว Loubeyre และเพื่อนร่วมงานบีบก๊าซไฮโดรเจนระหว่างเพชรสองเม็ด การติดตั้งที่ได้รับการปรับปรุงด้วยการฝังเพชรเป็นรูปโดนัททำให้นักวิจัยได้รับแรงกดดันที่สูงกว่าการทดลองครั้งก่อนๆ

ทีมงานใช้แหล่งกำเนิดแสงอันทรงพลังที่เรียกว่าซินโครตรอนส่งแสงอินฟราเรดผ่านเพชรและไฮโดรเจนที่ถูกบีบอัด เมื่อนักฟิสิกส์เพิ่มแรงดัน ไฮโดรเจนก็กลายเป็นสีขุ่นเมื่อโดนแสง ซึ่งเป็นสัญญาณของการเปลี่ยนไปเป็นโลหะ

“มันเป็นข้อมูลการทดลองที่ดีที่สุดในปัจจุบันเกี่ยวกับไฮโดรเจนในช่วงความดันนี้” นักฟิสิกส์รัสเซล เฮมลีย์แห่งมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ ชิคาโกกล่าว พฤติกรรมของไฮโดรเจนที่ความกดอากาศสูงนั้นซับซ้อน มีช่วงต่างๆ ที่หลากหลายขึ้นอยู่กับสภาวะ เนื่องจากโมเลกุลและอะตอมจัดเรียงตัวใหม่ภายใต้การบีบตัว ตัวอย่างเช่น อาจมีเฟสกึ่งโลหะเช่นเดียวกับโลหะจริง

ยังไม่ชัดเจนว่าคุณสมบัติของโลหะที่อ้างว่าเป็นอย่างไร เช่น เป็นตัวนำยิ่งยวดหรือไม่ แต่ผลลัพธ์ใหม่นี้เพิ่มความซับซ้อนของไฮโดรเจนที่นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบแล้ว เฮมลีย์กล่าว “มันเป็นส่วนหนึ่งของเรื่องราวการพัฒนาเกี่ยวกับธรรมชาติของไฮโดรเจนที่ความดันสูง”

มันถูกกล่าวหาว่าส่งกระแสไฟฟ้าโดยไม่มีความต้านทานที่อุณหภูมิห้องและแรงดันปานกลาง

เป็นคำกล่าวอ้างที่ชัดเจน: ในที่สุดภารกิจในการสร้างตัวนำยิ่งยวดที่ทำงานภายใต้เงื่อนไขการใช้งานจริงก็บรรลุผลในที่สุด ทีมนักวิจัยกล่าว แต่การโต้เถียงได้ขัดขวางการอ้างสิทธิ์ก่อนหน้านี้ของทีมเกี่ยวกับความเป็นตัวนำยิ่งยวดที่ทำลายสถิติ และผลลัพธ์ใหม่กำลังเผชิญกับการตรวจสอบอย่างเข้มงวด

การทดสอบขั้นสุดท้ายคือการที่นักวิจัยคนอื่นๆ สามารถยืนยันผลลัพธ์ได้หรือไม่ นักฟิสิกส์ Mikhail Eremets จากสถาบัน Max Planck for Chemistry ในเมือง Mainz ประเทศเยอรมนี กล่าว “ฉันทำซ้ำเหมือนมนต์ [a]: ‘ทำซ้ำ'”

วัสดุหลายชนิดกลายเป็นตัวนำยิ่งยวด สามารถส่งไฟฟ้าได้โดยไม่มีความต้านทาน หากต้องทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิต่ำมาก ตัวนำยิ่งยวดบางตัวทำงานภายใต้สภาวะที่ร้อนกว่า แต่ต้องถูกบีบจนสุดแรงกด ดังนั้นจึงใช้งานไม่ได้

ตอนนี้ Ranga Dias นักฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัย Rochester ในนิวยอร์กและเพื่อนร่วมงานกล่าวว่าพวกเขาได้สร้างตัวนำยิ่งยวดที่ทำงานได้ทั้งที่อุณหภูมิห้องและความดันที่ค่อนข้างต่ำ ตัวนำยิ่งยวดที่ทำงานภายใต้สภาวะทั่วไปดังกล่าวสามารถประกาศยุคใหม่ของเครื่องจักรที่มีประสิทธิภาพสูง เครื่องมือวัดที่มีความไวสูง และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ปฏิวัติวงการ

“นี่คือจุดเริ่มต้นของวัสดุประเภทใหม่ที่มีประโยชน์สำหรับการใช้งานจริง” Dias กล่าวเมื่อวันที่ 7 มีนาคมในการประชุม American Physical Society ซึ่งเขาได้รายงานความสำเร็จนี้

ตัวนำยิ่งยวดทำจากไฮโดรเจนผสมกับไนโตรเจนและธาตุหายากที่เรียกว่าลูเทเทียม Dias และเพื่อนร่วมงานรายงานเมื่อวันที่ 8 มีนาคมใน Nature ทีมงานได้รวมองค์ประกอบต่างๆ และบีบมันลงในอุปกรณ์ที่เรียกว่าเซลล์ทั่งเพชร จากนั้นนักวิจัยจึงเปลี่ยนความดันและอุณหภูมิและวัดความต้านทานต่อการไหลของไฟฟ้าในสารประกอบ

ที่อุณหภูมิสูงถึง 294 เคลวิน (ประมาณ 21° เซลเซียสหรือ 70° ฟาเรนไฮต์) วัสดุดูเหมือนจะสูญเสียความต้านทานไฟฟ้าใดๆ มันยังต้องการแรงดัน 10 กิโลบาร์ ซึ่งเป็นแรงดันประมาณ 10,000 เท่าของบรรยากาศโลก แต่นั่นยังต่ำกว่าแรงดันหลายล้านบรรยากาศโดยทั่วไปที่จำเป็นสำหรับตัวนำยิ่งยวดที่ทำงานใกล้อุณหภูมิห้อง หากได้รับการยืนยัน นั่นทำให้วัสดุมีแนวโน้มมากขึ้นสำหรับการใช้งานในโลกแห่งความเป็นจริง

ทีมงานรายงานเนื้อหาดังกล่าวแสดงลักษณะเด่นหลายประการของตัวนำยิ่งยวด Dias กล่าวว่า ไม่เพียงแต่ความต้านทานไฟฟ้าจะลดลงอย่างกระทันหันเมื่อกลายเป็นตัวนำยิ่งยวด แต่วัสดุดังกล่าวยังขับไล่สนามแม่เหล็กและแสดงการเปลี่ยนแปลงความจุความร้อนอย่างกะทันหันด้วย Dias กล่าว

เมื่อนักวิจัยบีบวัสดุในเซลล์ทั่งเพชร จู่ๆ มันก็เปลี่ยนจากสีฟ้าเป็นสีชมพูร้อน “ฉันไม่เคยเห็นการเปลี่ยนสีแบบนี้ในวัสดุเลย” Dias กล่าว “มันแบบว่า ว้าว” การเปลี่ยนสีนั้นบ่งชี้ถึงการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางไฟฟ้าของวัสดุเมื่อมันกลายเป็นตัวนำยิ่งยวด Dias กล่าว

ตัวนำยิ่งยวดนี้อาจสามารถหลุดออกจากขอบเขตของเซลล์ทั่งเพชรได้ Dias กล่าว และเปิดให้ใช้งานจริงได้ ตัวอย่างเช่น เทคนิคที่เรียกว่าวิศวกรรมความเครียดสามารถเลียนแบบแรงดันที่ต้องการได้ ในกระบวนการดังกล่าว นักวิจัยจะเพาะวัสดุบนพื้นผิวที่จำกัดการเจริญเติบโต โดยเพิ่มความเครียดให้กับวัสดุที่จำลองผลของการบีบจากภายนอก

ถึงกระนั้น การวิจัยยังต้องเผชิญกับความกังขาอย่างมาก ส่วนหนึ่งเป็นเพราะเปลวไฟจากสิ่งตีพิมพ์ก่อนหน้านี้ของทีมที่อ้างว่าค้นพบตัวนำยิ่งยวดในสารประกอบของคาร์บอน ซัลเฟอร์ และไฮโดรเจนที่อุณหภูมิ 15° C (SN: 10/14/20) บรรณาธิการของ Nature ถอนเอกสารฉบับนั้นออก เนื่องจากข้อโต้แย้งของ Dias และผู้เขียนร่วมของเขา โดยอ้างถึงความผิดปกติในการจัดการข้อมูลของนักวิจัยที่บั่นทอนความเชื่อมั่นของบรรณาธิการในการอ้างสิทธิ์

สามารถอัพเดตข่าวสารเรื่องราวต่างๆได้ที่ bazarop.com