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金属氢媲美核武器,世上唯一一块金属氢却不知去向  

2017-03-17 09:13:40|  分类: 科学探索 |  标签: |举报 |字号 订阅

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原创 存在之轻 2017-03-17 00:18

众所周知,氢是一种非金属。普通的氢分子是由两个氢原子构成的。每个氢原子只有一个电子,构成一个分子的两个氢原子平均共享那两个电子。没有剩下的电子。

然而,随着科学的进步,人们竟然可以制取金属氢。金属氢是液态或固态氢在上百万大气压的高压下变成的金属体。金属氢是一种高密度、高储能材料,之前的预测中表明,金属氢是一种室温超导体。金属氢内储藏着巨大的能量,比普通TNT炸药大30─40倍。

金属氢媲美核武器,世上唯一一块金属氢却不知去向

金属氢制取的原理是这样的。假定有足够的压力把氢原子非常紧密地挤在一起,以致各个原子都被8个、10个甚至12个近邻原子所包围。于是,每个氢原子的单个电子,不管原子核有异常强的吸引力,就可能开始从一个相邻原子滑到另一个相邻原子。这样你就会得到“金属氢”。

1936年美国科学家维那对氢转变为金属的压力作了首次计算,提出了氢转变为金属的临界压力是在100万到1000万大气压的范围以内。在世界各国正通过多种途径来产生超高压制取金属氢。比较成熟的有两种方法,一种叫动态压缩法,即是从强磁场中采用快速冲击压缩,获取高压来制取金属氢。另一种叫静态压缩法,即采用1000t重以上的压力机或用将近10层楼高的水压机来产生100~200万大气压的高压,压缩液氢来制造金属氢。

为什么人们如此费尽心血地来研制金属氢呢?这是因为一旦金属氢问世,就如同当年蒸汽机的诞生一样,将会引起整个科学技术领域一场划时代的革命。

金属氢是一种亚稳态物质,可以用它来做成约束等离子体的“磁笼”,把炽热的电离气体“盛装”起来,这样,受控核聚变反应使原子核能转变成了电能,而这种电能将是廉价的又是干净的,在地球上就会方便地建造起一座座“模仿太阳的工厂”,人类将最终解决能源问题。

用金属氢输电,可以取消大型的变电站而输电效率在99%以上,可使全世界的发电量增加四分之一以上。如果用金属氢制造发电机,其重量不到普通发电机重量的10%,而输出功率可以提高几十倍乃至上百倍。

金属氢还具有重大的军用价值。火箭是用液氢作燃料,因此必须把火箭做成一个很大的热水瓶似的容器,以便确保低温。如果使用了金属氢,火箭就可以制造得灵巧,小型。金属氢应用于航空技术,就可以极大地增大时速,甚至可以超过音速许多倍。由于相同质量的金属氢的体积只是液态氢的1/7,因此,由它组成的燃料电池,可以较容易地应用于汽车,那时,城市就不再像现在这样喧哗、污染而变得十分清洁、安静。

金属氢内储藏着巨大的能量,比普通TNT炸药大30─40倍。伴随着金属氢的诞生必将会产生许多新式武器。

2017年1月26日,哈佛大学的艾萨克·席维拉团队在《科学》杂志上撰文称,他们将氢气样本冷却到了略高于绝对零度的温度,在比地球中心还高的极高压下,用金刚石对氢气进行压缩,成功获得了一小块金属氢,这块金属氢样本被保存在两块微小的金刚石之间。

艾萨克在哈佛大学发布的新闻公告中说:“制备金属氢是高压物理学的圣杯,这是地球上首个金属氢样本。”

遗憾的是,2017年2月22日,当艾萨克·席维拉团队尝试用低功率激光器测量压力时,听到了微弱的“咔嗒声”,表明其中一块金刚石已碎成微尘。这一灾难性的失败使样本消失了。他们认为,金属氢可能消失在位于两个金刚石之间、被用来装金属氢的金属“衬垫”内;也可能因为不稳定,在常温常压下变成了气体。

然而,这个事件却充满了谜团。有科学家称,金属氢可能根本就没有研制出来。也有科学家称,可能人们又从金属氢中发现了新的军事价值,因而故意隐匿这一事实。这在军事史上并不是没有先例。

金属氢的爆炸威力相当于相同质量TNT炸药的25~35倍,是目前可以想象到的威力最强大的化学爆炸物。由于金属氢武器的爆炸威力可与核武器媲美,所以人们将它与干净的聚变弹、反物质武器、激光粒子束武器、核同质异能素武器等正在研制中的新机理武器一起称为第四代核武器。高效聚变燃料在激光惯性约束核聚变中,核燃料是氢的同位素氘-氚的混合物。若用固态金属氘-氚作燃料小球,由于其密度比其他形式(如气体或低温的普通固体)氘-氚混合物的密度高,在一定容积的靶室内可装更多燃料,因而可提高核聚变的效率,产生更多的聚变能。固态金属氘-氚核聚变燃料的使用将使未来核聚变反应堆的实用化和小型化成为可能,为聚变能早日进入人们社会生活领域和军事领域奠定物质基础。

因此,人们制取的第一块金属氢到底去哪里了,可能真的成了谜,也不排除人们发现了它的新型核用途后故意讳莫如深。

(原创不易,谢谢打赏。探索宇宙、自然、生命的奥秘。更多资讯敬请关注同名微信公众号:czzhq16。)

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