Как водород становится металлом в недрах планет-гигантов
Водород, состоящий из одного протона и одного электрона, является самым простым и самым распространенным элементом во Вселенной. Это доминирующий компонент внутренней части планет-гигантов в нашей солнечной системе — Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, а также экзопланет, вращающихся вокруг других звезд.
На поверхности планет-гигантов водород остается молекулярным газом. Однако при более глубоком проникновении в недра планет-гигантов давление превышает миллионы стандартных атмосфер. При таком экстремальном сжатии водород претерпевает фазовый переход: ковалентные связи внутри молекул водорода разрываются, и газ становится металлом, проводящим электричество.
Экспериментаторы пытались исследовать плотный водород, используя ячейку с алмазной наковальней, в которой два алмаза оказывают высокое давление на замкнутый между ними образец. Хотя алмаз — самое твердое вещество на Земле, на практике такое устройство выходит из строя при экстремальном давлении и высоких температурах, особенно при контакте с водородом, — вопреки утверждениям о том, что алмаз «вечен». Это обстоятельство делает эксперименты сложными и очень дорогими.
Однако исследователи из Кембриджского университета, IBM Research и EPFL использовали машинное обучение для имитации взаимодействия между атомами водорода, чтобы преодолеть ограничения по размеру и временному масштабу даже самых мощных суперкомпьютеров. Ученые ожидали, что водород переходит в металл резко и быстро, но данные симуляции показали обратное: вещество изменялось плавно и постепенно. Результаты новой работы опубликованы в журнале Nature.
Открытие такого «непрерывного» перехода дарит ученым новый способ интерпретации противоречивого множества экспериментов с плотным водородом. Это обстоятельство также подразумевает плавный переход между изоляционным и металлическим слоями на гигантских газовых планетах. В качестве следующего шага исследователи хотят ответить на многие еще открытые вопросы, касающиеся особенностей твердого состояния плотного водорода.
Читайте также
- Xiaomi представила маршрутизатор Redmi Router AX5400 с чипом Qualcomm
- Western Digital повысила цены на флеш-память NAND — это следствие загрязнения производства в январе
- 4 вида вооружения, которые отправили в Европу из-за Украины, но никогда не испытывали в деле
- Twitter позволит вешать ярлыки на ботов, чтобы люди могли отличать их от живых пользователей
- Найдена загадочная "невидимая" черная дыра: космическая аномалия
- Новая статья: Обзор игрового 4K-монитора ASUS TUF Gaming VG28UQL1A: лучше поздно, чем никогда
