Техника - молодёжи 1975-03, страница 16

На

Переднем Н рае Науми

МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ВОДОРОД

ЛЕОНИД ВЕРЕЩАГИН, академик, директор Института физики высоких давлений АН СССР, лауреат Ленинской премии. Герой Социалистического Труда

Настоятельное требование наших дней — ускорение научно-технического прогресса, внедрение его достижений, передовых методов организации труда, производства и управления, планомерное осуществление реконструкции и технического перевооружение предприятий, развитие массового движения за высокое качество продукции.

Из Обращения Центрального Комитета КПСС к партии, к советскому народу

Наинем с известного. Водород занимает в периодической системе элементов первое место. Его атом — простейший из всех: вокруг положительно заряженного протона вращается единственный электрон. Обычно пары атомов объединяются в молекулы газа Нг-При температуре минус 253° С газ становится жидкостью, а при еще более низких (минус 259' С) переходит в твердое состояние — кристалл, по углам решетки которого располагаются молекулы Нг.

Трудно поверить, что по «газу легче воздуха» можно постучать карандашом, колупнуть его ногтем. Но ведь знакомый всем нам материал, из которого делают удобные прозрачные пакеты для упаковки товаров, тоже раньше был газом. Просто этилен под высоким давлением и при высокой температуре испытал химическое превращение и стал твердым полиэтиленом.

Теперь зададим вопрос: чем, по вашему мнению, окажется твердый водород — металлом, диэлектриком?

Конечно, диэлектриком, скажете вы. Электроны водорода прочно связаны со своими атомами, крепко «сидят» на своих орбитах и не могут служить переносчиками электричества.

А мы, со своей стороны, зароним зерно сом) ения. Взгляните на таблицу Менделеева. Водород стоит там в первом столбце. Значит, он, подобно щелочным металлам, должен обладать свойствами проводника.

Проблема, которую мы затронули, возникла в теоретической физике более четверти века назад. С тех пор она имела головокружительные взлеты, падения, драматические повороты...

Все началось, когда ученые всерьез заинтересовались составом космических объектов вселенной. Физики знали: температура, давление сильно влияют на свойства вещества. А где ж эти величины достигают своих предельных, контрастных значений, как не в «уголках» необъятной космической лаборатории?

Возьмем тот же водород. В земных условиях газ. В неистовой солнечной топке — плазма, сплошное месиво оголенных протонов, лишившихся электронов. На холодной поверхности С-)турна водород, по-видимому, плещется бездонным жидким океаном. На еще более холодном Уране или Нептуне он твердеет, застывает в рыхлый лед. В недрах Юггитер j... Впрочем, о нем стоит сказать особо

Юпитер содержит в себе свыше двух третей всего планетного веще

ства солнечной системы. Его масса в 318 раз больше, чем у Земли. А объем вовсе фантастичен: 1300 земных шаров. Сегодня можно достоверно говорить и о веществе далекой планеты. Судя по удельному весу, она почти сплошь состоит из водорода. Мы, стало быть, можем смотреть на Юпитер как на уникальную природную лабораторию, в которой водород подвергается давлениям широчайшего диапазона: от нулевых — на самом краю планеты, до 100 млн. атм — в ее центре.

Некоторые ученые полагают, что снаружи Юпитер окутан слоем «атмосферы» — почти такой, как земная, только из водорода. На периферии гЬз разрежен, потом, по мере продвижения вглубь, он становится все плотнее и плотнее. Наконец давление «водородного столба» оказывается столь значительным, что при подходящих температурных условиях газ превращается в жидкость. Не исключено, что еще глубже водород переходит в твердое кристаллическое состояние.

Исследования, предпринятые в 1952 году членом-корреспондентом АН СССР А. Абрикос 1вым, показали, что при достаточно высоких давлениях происходит так называемый фазовый переход — водород из молекулярного состояния переходит в атомарное. Это значит, что вместо молекул Нг в узлы кристаллической решетки встают атомы. Их электроны коллективизируются и, обретя свободу, делают вещество типичным проводником.

В дальнейшем интересы астрофизиков устремились к звездам типа белых карликов, нейтронным звездам, пульсарам. В обсуждении проблемы металлического водорода наступило затишье. Интерес к ней возродился вновь в середине прошлого десятилетия. Как и прежде, толчок к дискуссиям дал факт космического происхождения — установление вокруг Юпитера громадного магнитного поля. Но на сей рьз проблема виделась уже под иным, гораздо более «земным» углом зрения.

Величина поля указывала на то, что какой-то промежуточный слой на Юпитере был не только металлическим, а и как бы сверхметаллическим. Причина поля — электрические токи, циркулирующие по планете, обладали огромной, невиданной силой и плотностью. Получалось так, будто электроны на этой планете сговорились между собой не соблюд^ь вездесущий закон Ома. Они бурно путешествовали по веществу, не испытывая при этом ни малейшего противодействия со стороны кристаллической решетки. Сопротивления не было!

Как ни невероягнь предполагаемая

14