Így néz ki egy gyémántüllő (a fémes hidrogén előállításához nem ezt használták)
Forrás: Jamie Kidston, ANU

Mindennek tetejébe 400 gigapascal (a tengerszinten mért légköri nyomás 4 milliószorosa) feletti nyomásértékeknél a hidrogén elfeketedik, és egyszerűen nem engedi át a lézerfényt. Márpedig Silveráéknak 495 gigapascalig kellett elmenniük, hogy a várt állapotváltozás bekövetkezzék, ezért a kísérlet végkifejlete felé közeledve csak találgatni tudtak, hogy pontosan mi is történik a satu szorításában.

Cseppfolyós halmazállapotú fémes hidrogént más kutatóknak már sikerült korábban előállítaniuk. Csillagászok szerint a hidrogénnek ez a módosulata alkotja a Jupiter és más óriásbolygók belsejét, és akkor jön létre, ha az óriási nyomás magas hőmérséklettel párosul. Silvera azonban az abszolút nulla fokhoz közel, mindössze 5,5 kelvinen dolgozott, és ezen az ultrahideg hőmérsékleten a nyomás emelésével a hidrogén hamar nemfémes szerkezetű szilárd halmazállapotra vált.

Több mint nyolcvan évvel ezelőtt, 1935-ben Wigner Jenő világhírű magyar származású fizikus és munkatársa, Hillard Bell Huntington a Princeton-i Egyetemen azt jósolták, hogy a nemfémes szilárd hidrogénnek 25 gigapascal körüli nyomás fölött fémessé kell alakulnia. Ezt a nyomásértéket fizikusok már évtizedekkel ezelőtt túllépték, de fémes hidrogénnek nyomát sem látták.

Más módszert alkalmaztak

Silvera és Dias csaknem hússzor ekkora nyomást alkalmazott, de elmondásuk szerint nem ez volt az egyetlen trükkjük: rájöttek, hogy a nagyenergiájú lézerrel végzett folytonos állapotkövetés rongálja a gyémántüllőket, ezért eltekintettek ettől. Ahogy a satupofák közötti nyomás megközelítette az 500 gigapascalt, az addig fekete anyagminta egyszerre vörösesre és csillogóra váltott, és az alacsony intenzitású – a gyémántot nem terhelő – infravörös lézer éles, csak a fémekre jellemző csúcsot mutatott a tesztanyag által visszavert fényben. Csak amikor ez megtörtént, akkor irányították rá a mintára a Raman-spektroszkópiában használt nagyenergiájú lézert, hogy megállapítsák a gyémántcella belsejében uralkodó nyomást. 

A harvardi kutatók elismerik, hogy a vöröslő-ezüstös pontocska lehetett éppen folyadék is – minden kétséget kizáróan ugyanis nem tudták ellenőrizni, mert egyelőre nem merték kifogatni a mintát a gyémántsatu szorításából. Abban viszont egészen bizonyosak, hogy akár folyadék volt, akár szilárd, mindenképp fémként viselkedett.

Neil Ashcroft, a Cornell Egyetem fizikusa, aki csaknem ötven éve megjósolta a hidrogén szupravezető állapotát, „nagyon meggyőzőnek” véli Silvera és Dias állítását. Eremets és mások viszont további bizonyítékokat várnak, mielőtt elhiszik, hogy a csoport szilárd fémmé – vagy egyáltalán bármilyen fémmé – alakította a hidrogént.

Ismétlés nélkül nem hisznek a beszámolóknak

„Eddig egyetlen kísérletet láttunk. Ezt meg kell tudni ismételni” – hangoztatta fenntartásait Eremets, aki abban is kételkedik, hogy Silveráék valóban elérték a 495 gigapascalos nyomást. A bevett szokás szerint a nyomást folyamatos Raman-spektroszkópiai méréssel ellenőrzik, amit azonban a harvardiak a fent vázolt okból elmulasztottak, és a végső, 495 gigapascalt igazoló méréstől eltekintve abból kalkulálták a nyomásértéket, hogy hányszor fordították el a satut összezáró csavart.

A kaliforniai Berkeley Egyetem magasnyomás-fizikusa, Raymond Jeanloz a hidrogén tisztaságával kapcsolatban is aggályának adott hangot, emlékeztetve arra, hogy ekkora nyomáson a tömítőgyűrű vagy a gyémánt védőrétegének anyaga lebomolva összekeveredhetett és reakcióba léphetett a hidrogénnel. „Mások már belesétáltak ebbe a csapdába” – figyelmeztetett.

A kutató nem kételkedik magában

Ám Silvera megingathatatlanul áll a támadások kereszttüzében. A hidrogénpontocska közepéről, illetve az azt körülvevő tömítésről vett fény-visszaverődési minták összehasonlítása számára kétséget kizáróan bizonyítja, hogy a hidrogénminta még 495 gigapascalon is tiszta maradt. 

Ami pedig a nyomást illeti, Silvera kitart amellett, hogy Dias és ő figyelmesen követték az alakulását, és meggyőződtek a satu kalibrációjának helyességéről. Mint elmondta, azért döntöttek úgy, hogy egyetlen kísérlet eredményéről is beszámolnak, mert attól tartanak, hogy a további kísérletek során megrongálódhat a gyémántsatu. 

De természetesen folytatják a munkát, és legközelebb részletes Raman-mérésekkel szeretnék igazolni, hogy a hidrogénminta valóban mutatja-e a szilárd fémekre jellemző rendezett atomi rácsszerkezetet. Végül pedig vesznek egy nagy levegőt, és kiszabadítják a mintát a satuból, akkor majd eldől, hogy csakugyan metastabilis-e a fémes hidrogénnek vélt anyagdarab.