百年理论终于完成向现实的华丽转身,金属氢 _云知道

固态金属氢是什么？

金属氢最初是由理论物理学家Eugene Wigner和Hillard Bell Huntington于1935年提出的。金属氢是氢的一个高压相，当氢元素在高压下形成固体时，它的行为表现为一个良导体，因此叫做金属氢。金属氢之所以很火，就是因为物理学家理论预言说它可能是室温超导体。1968年， Neil Ashcroft首次预言金属氢的超导转变温度可能达到290K ，即17摄氏度，远远高于目前已知的任何超导材料。
有一点知识背景的人应该知道，如果能实现常压下的室温超导，那对于人类来说将是一个伟大的变革，将极大地推动人类文明的进程。2016年10月，有人声称在实验室中压力为495千兆帕（495万个大气压）的极端条件下观察到了金属氢。2017年1月，哈佛大学的研究组发表了他们的研究成果，首次在实验室中利用金刚石对顶的方式产生高压，制造出了金属氢。
但遗憾的是，由于操作不当，还未来得及研究它的电学性质，金属氢的状态就被破坏了。图1. 像木星（上图）和土星这样的天然气巨头可能含有大量的金属氢（用灰色表示）和金属氦目前已知的“超”物质状态有超导体、超流体和超固体。物理学家Egor Babaev预言，如果氢和氘具有液态金属态，那么它们有可能是量子有序态，在通常意义上不能被归为超导或超流体，而有可能是两种新的量子流体：超导超流体和金属超流体。
Egor Babaev预言这些流体将对外部磁场和旋转产生某种不平凡的效应，这为实验上证实他的预言提供了手段。还有人提出，在磁场的影响下，金属氢可能会表现出从超导到潮流的转变或者相反。关于金属氢的性质有大量的工作可以做。但是最大的难点就是如何在人类能达到的高压条件下制备出金属氢，如果能实验成功稳定可重复的制备，那无疑也是一个巨大的突破。
“金属氢”终于被制造出来了吗？

2017年初，哈佛大学研究人员在《科学》上发文称，在高压低温下发现了金属氢，一时轰动科学界。如果这属事实，那么他们毫无疑问将获得诺贝尔奖。金属氢是一种传说中的物质。元素有金属与非金属的差别，金属一般具有导电性，却具有金属光泽，基本在常温下为固体（只有汞为液体）；非金属，则一般为绝缘体，只有极少数属于导体（如碳）和半导体（硅）。
但按照粒子的构成，元素之间是能够在压力之下进行转换的，也就是说，金属可以变非金属，非金属也可以变成金属。如在大约20年前，分子氧已经被证明在大约100万倍大气压下变成了一种金属。那接下来的问题就来了，氢，这种非金属，能变成金属吗？80年前，科学家们就做出了这样的结论，但直到今天，我们还没有亲眼见到过金属氢。
按照科学家们的论断，在太阳等恒星，以及行星内核，都有金属氢的存在。理论应该是正确的，那么怎么才能把氢变成金属氢呢？首先是极高的压力，大约相当于488万个大气压，然后还需要-200°上的低温，才能得到金属氢。哈佛大学正是在这一温度下宣布制成了金属氢的。样品镜下图（205Gpa还是透明的液态氢， 415Gpa不透明固态氢， 495Gpa变成金属）这是一个很神奇的过程，氢原子在高压之下排列越来越紧密，越来越紧密，最终它们肩并肩地占到了一起，最终也从透明变成了不透明。