الجمعة , ديسمبر 6 2019

ادعى باحثون فرنسيون أنهم استطاعوا أن ينتجوا هيدروجيناً معدنيا (بقلم مات ويليامز) – ترجمة عدنان أحمد الحاجي

تكهن علماء منذ فترة طويلة أنه في قلب العملاق الغازي (١) ، تخضع قوانين فيزياء المواد لبعض التغييرات الجذرية.  في هذه الأنواع من بيئات الضغط العالي للغاية ، يُضغط غاز الهيدروجين إلى درجة حتى يصبح في الواقع معدنًا. لسنوات ، كان العلماء يبحثون عن طريقة لإنتاج الهيدروجين المعدني صناعياً وذلك لتطبيقاته الكثيرة جداً التي يوفرها.

في الوقت الحالي ، الطريقة الوحيدة المعروفة للقيام بذلك هي ضغط ذرات الهيدروجين باستخدام سندان من الماس حتى تتغير حالتها.  وبعد عقود من المحاولات (و ٨٠ عامًا منذ أن وُضعت نظريتها أول مرة) ، فريق من العلماء الفرنسيين ربما استطاع في النهاية إنتاج الهيدروجين المعدني في بيئة مختبر (٢).  في حين أن هناك الكثير من الشكوك ، هناك الكثير في الأوساط العلمية الذين يعتقدون أن آخر الادعاءات هذا قد يكون صحيحًا.

الدراسة (٣) بعنوان “مشاهدة طور انتقال من الدرجةُ الأولى إلى الهيدروجين المعدني تحت ضغط مقداره GPa 425 (غيغا باسكال = ٤٣٩١٨ ضغط جوي تقريباً)” ، ظهرت مؤخرًا على خادم ما قبل الطبع لـ arXiv.  تألف الفريق من بول دوماس وبول لوبيير وفلورنت أوكيلي ، ثلاثة باحثين من قسم التطبيقات العسكرية (DAM. ٤) في لجنة الطاقة البديلة والطاقة الذرية الفرنسية ومنشأة سينكروترون سوليل SOLEIL (٥).

يوضح هذا المقطع الجزء الداخلي من كوكب المشتري ، مع وجود نواة صخرية مغطاة بطبقة عميقة من الهيدروجين المعدني السائل

كما إشاروا  في دراستهم ، أنه لا جدال في أن “الهيدروجين المعدني يجب أن يكون موجودًا” بفضل قوانين الحبس الكمومي (٦).  على وجه التحديد ، يشيرون إلى أنه إذا كانت إلكترونات أي مادة مقيدة بما فيه الكفاية في حركتها ، فإن ما يعرف بإسم “إغلاق فجوة النطاق band” سيحدث في النهاية.  باختصار: أي مادة عازلة (مثل الأكسجين) يجب أن تكون قادرة على أن تصبح معدنًا موصلًا إذا كانت مضغوطة بدرجة كافية.

بين الباحثون أيضًا أن هناك تقدمين علميين جعلا من تجربتهما هذه ممكنة.  يتعلق التقدم الأول بإعداد سندان من الماس استخدموه لهذه التجربة ، حيث كانت أطراف الماس على شكل حلقي -toroid- وهو نتوء مستدير torus به فتحة في المنتصف (تشبه الدونات) – بدلاً من أن تكون مسطحة.  هذا سمح للفريق أن يكون قادرًا على تجاوز حد الضغط السابق الذي توصلت اليه سندانات الألماس الأخرى (٤٠٠ GPa) والحصول على ضغط وصل مداه الى ٦٠٠ Gpa.

التقدم العلمي الثاني ينطوي على نوع جديد من مطياف الأشعة تحت الحمراء الذي صممه فريق البحث في منشأة سينكروترون سوليل Synchrotron SOLEIL، والتي سمح لهم بقياس العينة.  بمجرد أن وصلت عينة الهيدروجين إلى ضغط مقداره 425 GPa ودرجات حرارة (-١٩٣ درجة مئوية) ، ذكروا أنها بدأت في امتصاص جميع الأشعة تحت الحمراء ، وبالتالي هذا أشار إلى أنهم “أغلقوا فجوة النطاق”.

أخذت هذه النتائج نصيبها من النقد العادل والتشكيك ، إلى حد كبير لأن الإدعاءات السابقة التي قيل إن الهيدروجين المعدني قد تم إنتاجه قد ثبت خطؤها أو كانت غير قاطعة.  بالإضافة إلى ذلك ، هذه الدراسة الأخيرة ينبغي أن تحكم من قبل القرناء والتحقق من صحت التجربة من قبل علماء فيزياء آخرين.

ومع ذلك ، فإن الفريق الفرنسي ونتائجه التجريبية لديهم بعض المساندين الأقوياء.  أحدهم هو مادوري سومايزولو Maddury Somayazulu ، وهو أستاذ باحث مشارك في مختبر آرغونا Argonne الوطني الذي لم يشارك في هذه الدراسة.  كما قال في مقابلة مع جيزمودو :(Gizmodo)

“أعتقد أن هذا اكتشاف يستحق جائزة نوبل بالفعل.، ربما يمثل هذا واحد من أنظف وأشمل بحث على الهيدروجين النقي”.

يدور الجدل حول ما إذا كانت الانعكاسية المرئية عند وضع الهيدروجين تحت ضغوط هائلة تدل فعليًا على تغييرحصل الهيدروجين المعدني. (المصدر: © رانغا دياس / إسحاق سيلفيرا)

كمادة اصطناعية ، فإن الهيدروجين المعدني سيكون له أيضًا تطبيقات لا نهاية لها.  أولاً ، يُعتقد أن له خصائص فائقة التوصيل في درجة حرارة الغرفة وثابتة (بمعنى أنها ستحتفظ بصلابتها بمجرد إعادتها إلى الضغط الطبيعي).  هذه الخصائص تجعلها مفيدة بشكل لا يصدق عندما يتعلق الأمر بالثورة الجارية بالفعل في مجال الإلكترونيات.

ستكون هذه المادة أيضًا بمثابة نعمة على العلماء المشاركين في الأبحاث والفيزياء عالية الطاقة ، مثل ما يجري حاليًا في المنظمة الأوربية للأبحاث الننوية CERN.  علاوة على ذلك ، ستسمح لعلماء الفيزياء الفلكية ، لأول مرة على الإطلاق ، بدراسة الظروف السائدة في داخل الكواكب العملاقة دون الحاجة في الواقع إلى إرسال مسابير لاستكشافها.

في هذا الصدد ، الهيدروجين المعدني يشبه إلى حد كبير الإندماج البارد (٧).  بالنظر إلى المكاسب الهائلة ، من الطبيعي أن يواجه أي شخص يدعي أنه حقق ذلك بعض الأسئلة الصعبة.  كل ما يمكننا فعله هو الأمل في نجاح أحدث التجارب ، إما الاحتفال أو الإنتظار لمحاولة تالية.

مصادر من داخل وخارج النص 
١-https://ar.m.wikipedia.org/wiki/عملاق_غازي
٢-https://gizmodo.com/80-year-quest-to-create-metallic-hydrogen-may-finally-b-1835815725
٣-https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1906/1906.05634.pdf
٤-http://www-dam.cea.fr/
٥-http://www.cea.fr/english
٦- تعريف الحبس الكمومي quantum confinement ؛ تقييد حالة حركة الإلكترونات المتنقلة عشوائياً في مادة ما  الى مدارات طاقة متفردة بدلاً من تكون في نطاقات طاقة متصلة. ترجمناه من نص ورد على هذا الرابط: https://www.quora.com/What-is-quantum-confinement
٧-https://ar.m.wikipedia.org/wiki/اندماج_بارد

المصدر الرئيسي:

French Scientists Claim to Have Created Metallic Hydrogen

 

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *