广告

只有气体,第三部分(电动版)

了解金属氢的创造如何挑战我们对木星磁场和高压氢理论的理解。

Google NewsGoogle News Preferred Source

新闻简报

注册我们的电子邮件新闻简报,获取最新的科学新闻

注册

木星有一个巨大的磁场——是地球磁场的十倍。为了解释它,天文学家推测,在巨行星的核心,巨大的压力将氢压缩成金属,并且像所有金属一样,这种氢可以导电并产生磁场。这个理论的唯一问题是,直到最近,还没有证据表明氢可以以这种形式存在。没有人见过金属氢,甚至在实验室里也没有,更不用说在木星上了。

广告

氢不是金属的理想候选者——除了最极端的条件外,它仍然是一种非导电气体。以前尝试制造金属氢的方法是使用类似虎钳的金刚石砧将超冷固体氢样品压碎。理论认为,在高压下,氢原子会被紧密地挤压在一起,它们的电子就像铜或铁等普通金属中的电子一样,会成为集体电子池的一部分。这些电子不属于任何单个原子,而是属于整个金属块。自由移动,它们可以导电。但这种理论仍然只是理论:即使在挤压氢气时施加超过 200 万个大气压(或每平方英寸 2940 万磅)的压力后,也没有人能够产生必要的电子汤。

然而,去年三月,物理学家比尔·内利斯和他在加利福尼亚州利弗莫尔的劳伦斯利弗莫尔国家实验室的同事们宣布,他们在其他人失败的地方取得了成功。他们既没有使用固体氢,也没有使用金刚石砧。相反,他们将一层薄薄的液态氢置于他们称之为两级气体枪的装置中。火药电荷驱动活塞向下进入充满气体的管子;气压升高,直到它冲破密封并以每小时 15,750 英里的速度推动一个较小的活塞向下进入一个狭窄的枪管。当活塞撞击氢容器的壁时,它会产生高达 180 万个大气压的压力和高达 5000 度的温度。内利斯发现,在这些压力和流体状态下,氢样品开始像任何其他金属一样导电,尽管只是短暂的。

大多数物理学家和天文学家认为,需要 300 万个大气压或更大的压力才能产生金属氢,并且金属氢可能是固态的。那么内利斯是如何用液态氢取得成功的呢?他说,从液态氢的原子中敲出电子可能比从固体氢的原子中敲出电子更容易,因为固体氢的原子被锁定在晶格中。这一发现可能会迫使天文学家修改他们对木星的一些模型。内利斯说,金属氢可能仅位于木星云顶下方 4,500 英里的地方,而不是 9,000 英里。一个更大的载流氢核的存在可能有助于解释木星巨大的磁场。

尽管努力制造金属氢,但它似乎并没有表现出非凡的特性。内利斯说:液态金属氢原来是一种相当普通的材料。

保持好奇

加入我们的列表

订阅我们的每周科学更新

查看我们的 隐私政策

订阅杂志

订阅可享封面价高达六折优惠 《发现》杂志。

订阅
广告

1篇免费文章