Pinge peal: teadlased tegid vesiniku metalliks. Oodata võib tehnoloogia revolutsiooni

Surve ja ülimadala temperatuuri mõjul metalseks muutunud vesinik. Foto: Isaac Sivera/Reuters/Scanpix

Aastakümneid kestnud võidujooksu metallilise vesiniku loomise nimel võitsid Harvardi Ülikooli teadlased, kirjutab Science.

Teatavasti on vaid ühest prootonist ja ühest elektronist koosnev vesinik kõige lihtsakoelisem aatom perioodilisustabelis. Meile tavalise rõhu ja temperatuuri juures on ta gaasiline molekul, mis on samas nii aktiivne, et esineb looduses siiski pigem suuremate molekulide koostises.

Nüüd on USA Harvardi Ülikooli teadlased aga saavutanud midagi, mis ajab segi kogu arusaama sellest lihtsalt aatomist – pannes vesiniku sellise surve alla, mis eksisteerib vaid Maa tuumas, suutsid nad teha sellest metalli. Kui teile tundub, et see on veider – metallid on ju keemiatundides selgeks õpitud ja vesinik kindlasti nende hulka ei kuulu - , siis ei ole te selles kindlasti üksi. Kuid ärge muretsege – kõigis igapäevastes tähendustes jääb vesinik ikkagi vesinikuks.

Lisaks tehnoloogia arengule võib teadlaste saavutus aga tuua kaasa ennenägematuid muutusi ülijuhtidest ja ülikiiretest arvutitest uute raketikütusteni.

Millega teadlased siis hakkama said?

Kasutades spetsiaalseid teemantidest koosnevaid seadmeid, jahutasid aatomid absoluutse nulli (-273,15 ˚C) lähedase temperatuurini ja rakendasid neile siis ülitugevat, Maa tuumaga võrreldavat survet, kuni vesinik tahenes ja hakkas muutuma. Tihedalt kokku surutud aatomite elektronid lakkasid ümber tuumade tiirlemast, vaid jagunesid aatomite vahel, tekitades metallidele iseloomuliku elektronpilve ning vesinik muutuski metalselt säravaks ja elektrit juhtivaks.

Surve ja ülimadala temperatuuri mõjul metalseks muutunud vesinik. Foto: Isaac Sivera/Reuters/Scanpix

Metalliks ülemineku võimalust ennustasid USA teadlased Eugene Wigner ja Hillard Bell Huntington 1935. aastal, kuid selle realiseerimine võttis aega üle 80 aasta. Siiski oli asja tehtud saamine juba mõnda aega õhus. Suvel avaldas teadusajakiri Science News põhjaliku käsitluse, kus kirjeldas erinevate teadusrühmade katseid see tehtud saada.

Millest aga selline surve maailma lihtsaimale aatomile?

Metallilisele vesinikule on teadlased pannud erakordselt suuri lootusi – arvatakse, et tegemist on ülijuhiga, mis peaks suutma juhtida elektrivoolu ilma igasuguse takistusega ja on seetõttu ülivajalik senisest enneolematult võimsamate  superarvutite arendamiseks. Erinevalt paljudest teistest ülijuhtidest, mille takistus kaob vaid väga madalatel temperatuuridel, oletatakse aga vesiniku kohta, et kui elektronide jagamine kord juba saavutatud, siis jääbki ta metalsesse olekusse. See põhjustaks aga kogu superarvutite valdkonnas täieliku revolutsiooni.

Lisaks kinnitavad Science’is avaldatud artikli autorid, et nende töö vastu on huvi tundnud ka kosmoseagentuur NASA, kes näeb siin võimalust uute raketikütuste loomiseks.

Igal juhul võib see veidrana näiv saavutus tuua endaga kaasa seninägematuid muutusid tehnoloogia arengus.

Artikkel «Observation of the Wingner-Huntington transition to metallic hydrogen» avaldati 26. jaanuaril teadusajakirjas Science.