“高压物理圣杯” 的杯座

深蓝色的畅想

氢是宇宙中含量最丰富的元素。在常压下，两个氢原子结合形成氢分子。1935年，诺贝尔物理奖得主尤金.维格纳和物理学家希拉德.亨廷顿预测，氢在25 GPa的高压下会变为金属氢。

毛河光告诉记者，这种材料具有超高的能量密度，理论预测是室温超导体和超流体，甚至可能是由未知的新物理机制操控的一种新颖的凝聚态。同时，金属氢也被认为是氢在木星、土星等大行星中的一种重要的存在形式。

因此，有人将金属氢称为“高压物理的圣杯”。近一个世纪以来，高压学者通过不懈努力，已经使高压技术所能达到的压力接近预想中的条件，并在这一过程中发现了许多种氢的高压新相。

然而，维格纳和亨廷顿显然大大低估了形成金属氢所需的压力，时至今日，人类还未实现静态高压下金属氢的相变，后来的研究认为金属氢相变的压力至少要达到500 GPa。

500 GPa是什么概念？文章第二作者、北京高压科学研究中心研究员李冰告诉《中国科学报》，地心的压力约为360 GPa。

这么高的压力要如何才能得到？

李冰告诉记者，金刚石对顶砧压机用两颗顶对顶放置的金刚石相互施压，可以产生约400 GPa极限静态压力，这是达到如此高的静态压力的唯一手段。

文章第一作者、北京高压科学研究中心研究员吉诚告诉《中国科学报》记者，目前金属氢的研制已经进入白热化阶段，这几年不断有研究小组声称合成了金属氢，但是在业内难以得到共识。很大一个原因是因为在极端条件下由于物理限制，往往测量手段匮乏，测量结果的准确性也不尽如人意。而且众多学者对通过深入研究金属氢以及氢金属化过程，以探索其所蕴含的新的物理机制的重要性，目前也没有足够的认识。

如果说金属氢是圣杯，高压下氢结构的同步测量就好比圣杯的杯座。

吉诚告诉记者，最近发展的基于同步X射线辐射的微纳聚焦探针是解决这一困难的有效手段。

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