فیزیکدان‌ها به گزارش ساخت هیدروژن فلزی شک دارند

پیش از این در زومیت در مورد دستیابی فیزیک‌دان‌های دانشگاه هاروارد به هیدروژن فلزی خواندید. ببینیم مخالفان بسیار این کشف، چه می‌گویند. بسیاری از پژوهشگران در خصوص ادعای فیزیک‌دان‌ها دچار تردید هستند.

دو فیزیکدان گفته‌اند که هیدروژن را تحت فشار شدیدی قرار داده‌اند؛ فشاری که گاز را به فلزی درخشان تبدیل کرده است. بیش از ۸۰ سال است که فیزیک‌دان‌ها در پی دستیابی به این فرم از هیدروژن بوده‌اند.

اما دیگر پژوهشگران در مورد این ادعا شک و شبهه‌ی زیادی دارند.

رانگا دیاس و ایزاک سیلورا، دو فیزیکدان دانشگاه‌ هاروارد در کمبریج ماساچوست، ماه اکتبر سال ۲۰۱۶، گزارشی از نتایج خود منتشر کردند و به‌ دنبال آن مورد انتقاد قرار گرفتند. نسخه‌ی کارشناسی‌ شده‌ی گزارش، ۲۶ ژانویه در ژورنال ساینس (Science) منتشر شد؛ اما بسیاری معتقدند که این مقاله اطلاعات جدید خیلی کمی ارائه کرده است.

کارشناسان دیگری اعلام کرده‌‌اند که این ادعا را قبول ندارند و نیاز به شواهد بیشتری دارند؛ به‌عنوان مثال، پل لوبر، فیزیکدان کمیسیون انرژی اتمی فرانسه، می‌گوید: «این مقاله اساسا متقاعدکننده نیست.»

سیلورا و دیاس گفته‌اند که پیش از انجام آزمایش‌های بیشتر روی ماده‌ی خود، نخستین مشاهداتشان را منتشر خواهند کرد.

از سال ۱۹۳۵ و پس از پیش‌بینی‌هایی مبنی بر وجود هیدروژن فلزی توسط نظریه‌پردازان، تولید آن در آزمایشگاه رؤیای پژوهشگران بوده است. وقتی فشار کافی داخل یک سلول سندان برقرار شود، هیدروژن می‌تواند الکتریسیته را منتقل کند. انتقال الکتریسیته نشان‌دهنده‌ی حالت فلزی است. نظریه‌پردازان می‌گویند این ماده می‌تواند خواصی عجیب داشته باشد؛ مثلا حتی در دمای اتاق ابررسانا باشد، به این مفهوم که الکتریسیته را بدون هیچ مقاومتی عبور دهد.

با ساخت هیدروژن فلزی، فیزیک‌دان‌ها قادر خواهند بود علوم سیاره‌ای را در آزمایشگاه خود بررسی کنند. از لحاظ نظری، سیارات گازی عظیم مانند مشتری به خاطر وجود هیدروژن فلزی در هسته‌های خود، میدان مغناطیسی دارند.

در سال‌های اخیر، فیزیک‌دان‌ها نمونه‌های کوچکی از هیدروژن را در سندان‌های الماس در فشارهایی بیشتر از فشار کره‌ی زمین قرار داده‌اند. این آزمایش‌ها بسیار ظریف هستند و احتمال خطای بسیاری دارند. پژوهشگران تغییر ماده را از حالت شفاف به تیره مشاهده کرده‌اند؛ این موضوع می‌تواند نشان‌گر این باشد که الکترون‌ها در کنار یکدیگر تجمع کرده و فوتون‌های نور مرئی را جذب کرده‌اند. اما هیچ‌کس نتوانسته است حضور هیدروژن فلزی و درخشان که نور را بازتاب می‌دهد، ثابت کند. در سال ۲۰۱۱، گزارشی از فیزیکدان‌های انستیتوی شیمی ماکس پلانک در ماینز آلمان منتشر شد که بسیار بحث‌برانگیز بود. مدیر این تیم پژوهشی، میکاییل ارمتز می‌گوید تیم او هنوز شواهدی قطعی فراهم نکرده است.

دیاس و سیلورا می‌گویند قادر بوده‌اند هیدروژن گازی خود را در فشارهای بالایی که تاکنون کسی آزمایش نکرده است، فشرده کنند. آن‌ها برای انجام این کار، از سندانی که می‌تواند داخل یک سرماسنج قرار بگیرد، استفاده کرده‌اند. این سرماسنج می‌تواند نمونه‌ی هیدروژن را تا دمایی کمی بالاتر از صفر مطلق خنک کند. آن‌ها همچنین گفته‌اند که راهی بهتر برای صیقل دادن نوک الماس‌هایشان یافته‌اند تا هرگونه بی‌نظمی که آن‌ها را بشکند، حذف کنند. سپس آن‌ها از یک پیچ برای رساندن فشار به ۴۹۵ میلیارد پاسکال (۴۹۵ گیگاپاسکال) استفاده کرده‌اند. این فشار ۵ میلیون برابر فشار اتمسفر در سطح دریا است.

سیلورا می‌گوید:

ناگهان، این نمونه تبدیل به ماده‌ای درخشان و بازتاب‌دهنده شد؛ چیزی که فقط می‌توانید آن را فلز بدانید.

این نمونه زیر میکروسکوپ، درخشان به نظر می‌رسد و نور را درست مانند یک نمونه‌ی هیدروژن فلزی بازتاب می‌دهد.

 تصاویر میکروسکوپی نشان می‌دهند که نمونه‌ی هیدروژن از حالت شفاف گازی (سمت چپ) به حالت مولکولی سیاه رنگ (تصویر وسط) و سپس به شکل درخشان فلزی (سمت راست) تبدیل می‌شود.

دیگر پژوهشگران هنوز متقاعد نشده‌اند. الکساندر گونچاروف، ژئوفیزیکدان انستیتوی علوم کارنگی در واشنگتن معتقد است این ماده‌ی درخشان، لزوما هیدروژن فلزی نیست. گونچاروف پیش از این نیز از روش‌های آزمایشگاهی سیلورا انتقاد کرده بود. او می‌گوید ماده‌ی درخشان مشاهده‌شده، ممکن است آلومینا (اکسید آلومینیم) باشد که نوک الماس‌های سندان را پوشانده است و ممکن است تحت فشار، کاملا متفاوت رفتار کند.

لوبر و برخی دیگر معتقدند که سیلورا و دیاس با در نظر گرفتن کالیبراسیون مبهم بین پیچ و فشار داخل سندان، مقدار فشار را بیشتر از مقدار حقیقی آن تخمین زده‌اند. ایگن گرگوریانز، فیزیکدان دانشگاه ادینبورو انگلستان، می‌گوید مشکل کار این پژوهشگران این است که آن‌ها فقط یک بار در بالاترین فشار، ااندازه‌گیری‌های نمونه را انجام داده‌اند و در نتیجه، دیدن چگونگی تغییرات فشار در طول آزمایش دشوار شده است.

لوبر می‌گوید:

اگر این پژوهشگران می‌خواهند کار آن‌ها متقاعدکننده باشد، باید اندازه‌گیری‌های خود را دوباره انجام دهند و چگونگی تغییرات فشار را نیز اندازه بگیرند. سپس باید در این محدوده‌ی فشار نشان دهند که آلومینا رفتاری فلزی از خود نشان نمی‌دهد.

اما سیلورا می‌گوید او فقط قصد داشت پیش از انجام آزمایش‌های تأییدکننده که می‌توانند نمونه‌ی باارزش او را تخریب کنند، اخبار را منتشر کند.

ما می‌خواستیم این رویداد موفقیت‌آمیز در مورد این نمونه را منتشر کنیم.

او و دایاس برای حفظ این ماده، آن را در سرماسنج نگه‌داری می‌کنند. آزمایشگاه آن‌ها تنها دو سرماسنج دارد و نمونه‌ی دوم برای آزمایش‌های دیگر اختصاص یافته است. سیلورا می‌گوید حال که مقاله‌ی آن‌ها پذیرفته شده است، آزمایش‌های بیشتری انجام خواهند داد.

با وجود شک و تردیدها، مقاله‌های انتشاریافته توسط دانشگاه‌ هاروارد و ژورنال ساینس با اطمینان حکایت از آن دارند که هیدروژن فلزی ساخته شده است. سیلورا در مقاله‌ی خود در انتشارات‌ هاروارد گفته است:

این یافته، جام مقدس فیزیک فشارهای بالا است. این نخستین نمونه‌ی هیدروژن فلزی روی زمین است.