Uma seleção de medições ao longo da faixa de pressão investigada. uma, Fotografias da amostra de hidrogênio tiradas em diferentes estágios de compressão, sob iluminação frontal e traseira simultânea de luz brilhante. A amostra de hidrogênio é indicada pela seta azul. Cerca de 310 GPa, a amostra torna-se reversivelmente preta, conforme ilustrado pelas fotografias tiradas em 315 GPa para o caminho de pressão crescente e a 300 GPa para o caminho de pressão decrescente. Em 427 GPa, a amostra está no estado metálico e ainda é distinguível da junta de rênio. O aspecto avermelhado no centro da ponta do diamante é atribuído à diminuição do bandgap do diamante. b, Espectros de transmissão infravermelha em várias pressões. As características de absorção intrínseca associadas ao vibron e ao fechamento do bandgap são indicadas pelas estrelas vermelhas e pelo triângulo, respectivamente. c, Evolução da pressão no hidrogênio versus a pressão da membrana de hélio atuando no pistão do T-DAC, durante o aumento da pressão (vermelho) e diminuição (azul). Inserir, a parte de alto número de onda dos espectros de diamante Raman coletados em três pressões. O número de onda na etapa usada para calcular a pressão é indicado como um ponto vermelho, e anotado na chave. Linhas sólidas são guias para os olhos. a.u., unidades arbitrárias. Crédito: Natureza (2020). DOI:10.1038 / s41586-019-1927-3
Uma equipe de pesquisadores, dois com a Comissão Francesa de Energia Atômica (AEC) e um terceiro com o síncrotron Soleil, encontraram evidências de uma mudança de fase para o hidrogênio a uma pressão de 425 gigapascais. Em seu artigo publicado na revista Natureza , Paul Loubeyre, Florent Occelli e Paul Dumas descrevem o teste do hidrogênio em alta pressão e o que aprenderam com ele.
Pesquisadores teorizaram há muito tempo que, se o gás hidrogênio fosse exposto a pressão suficiente, ele faria a transição para um metal. Mas as teorias não foram capazes de deduzir quanta pressão é necessária. As dúvidas sobre as teorias começaram a surgir quando os cientistas desenvolveram ferramentas capazes de exercer as altas pressões que se acreditava necessárias para espremer o hidrogênio em um metal. Os teóricos simplesmente aumentaram o número.
Nos últimos anos, Contudo, os teóricos chegaram a um consenso - sua matemática mostrou que o hidrogênio deveria fazer a transição em aproximadamente 425 gigapascais - mas não existia uma maneira de gerar tanta pressão. Então, ano passado, uma equipe da AEC melhorou a célula da bigorna de diamante, que por anos tem sido usado para criar intensa pressão em experimentos. Em uma célula de bigorna de diamante, dois diamantes opostos são usados para comprimir uma amostra entre pontas altamente polidas - a pressão gerada é normalmente medida usando um material de referência. Com o novo design, chamada de célula de bigorna de diamante toroidal, a ponta foi feita em forma de donut com uma cúpula ranhurada. Quando em uso, a cúpula deforma, mas não quebra em altas pressões. Com o novo design, os pesquisadores foram capazes de exercer pressões de até 600 GPa. Isso ainda deixava o problema de como testar uma amostra de hidrogênio enquanto era espremida. Os pesquisadores superaram esse desafio simplesmente direcionando um feixe de luz infravermelha para baixo através do centro do dispositivo - em temperaturas normais, pode passar direto pelo hidrogênio. Mas se fosse para encontrar um metal em transição, em vez disso, seria bloqueado ou refletido.
Os pesquisadores descobriram que as amostras de hidrogênio comprimidas em 425 gigapascais bloquearam toda a luz infravermelha e visível e mostraram refletividade óptica, também. Eles sugerem que seus resultados indicam que o hidrogênio se torna um sólido a 425 gigapascais - mas eles já estão planejando outro teste para reforçar suas descobertas. Eles querem repetir o experimento para determinar se a amostra começa a conduzir eletricidade a 425 gigapascais.
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