金刚石|人类梦寐以求的金属氢，还要再等90年？( 二 )

“金刚石铁砧”实际上是一对超锐利的金刚石，它的尖端十分细小，大约只有头发丝直径的四分之一。虽然很小，但研究人员可在这些尖端之间捕获一些氢分子。接下来，他们设法将两个金刚石铁砧推挤到一起，挤压它们中间的这些氢分子。最终，在弄坏了15对金刚石铁砧后，研究人员终于设法将尖头之间的压力调至342GPa——这个数值已接近地核内部。从理论上来说，这个压力应该足以让氢金属化，但氢分子仍然无动于衷。
四年后，法国原子能委员会（CEA）的保罗·劳拜尔领导的研究小组认为，这样的结果本在意料之中。估算氢产生金属性的压力值，是根据氢原子中可利用电子的两种截然不同能态之间的“间隙”来进行测量的——压力增加，间隙会缩小，从而改变电子吸收光或发射光的方式。在间隙即将闭合、材料变成金属之前，氢的电子会吸收光，但不发射光，这就导致材料变得越来越不透明。然而，一旦间隙完全闭合，电子能够以自由运动的导电体的形式存在时，它们将重新发射吸收的光能，使材料具有高度的反射性。
根据观察推断，劳拜尔和同事们认为，让氢转变为金属态需要大约450GPa的压力。
金属氢样品争议中诞生又“不小心”丢失
又过了13年时间，产生金属氢的目标终于达到了。事实上，最终压力已达495GPa ，研究人员也目睹了氢获得金属性的过程。至少，美国哈佛大学两位研究人员迪亚斯和伊萨克·西维拉，于2017年在《科学》杂志上发表的一篇同行评议论文中是如此宣称的。在美国哈佛大学发布的一份新闻稿中，西维拉将这项成果称为“高压物理学的圣杯” 。
但劳拜尔并不认可这样的说法。他在接受《自然》杂志采访时表示， “这篇论文根本没有说服力” 。这是因为论文所谓获得的金属性，只是基于对氢的反射率的测量结果：在495GPa时，它变得发亮了。但还可能存在其他原因，比如金刚石尖端上氧化铝涂层在巨大的压力下，也有可能会改变氢的反射性。
而且，压力读数是根据金刚石在高压下的振动方式推断出来的，而非直接测量得到的，因此声称所获得的压力未能说服其他研究人员，劳拜尔认为压力可能不超过350GPa 。
位于德国美因茨的马普化学研究所的米哈伊尔·埃雷梅茨也在尝试制造金属氢。他和同事亚历山大·德罗兹多夫表示，哈佛研究者所发表的数据中还找不到令人信服的金属氢证据， “除了引用来自钻石表面涂层反射率变化来表明可能性外，压力测量也模糊不清，并不明确” 。
显然，现在需要做的是：重复实验。但说起来容易做起来难，因为这种实验是自毁式的。
迪亚斯和西维拉一直对氢样品的脆弱性很担心，这也是为什么他们限制测量数量和范围的原因。更重要的是，在公布了他们具有里程碑意义的成果，准备进一步研究时，他们发现样品消失不见了。
时隔两年之后，他们仍然不知道它发生了什么，金属氢的碎片——如果真的已转变为金属氢的话——只有10微米厚，可能是从两个金刚石砧的夹持下滑出，滑到仪器底部丢失了，或者也有可能是蒸发了。但他们仍然坚称“非常有信心，我们观察到了金属氢的存在” 。
争论中前行金属氢发现之门终将被打开
科学家之间的这场争论也为最终发现金属氢打开了大门。
2019年6月，劳拜尔在一篇题为“接近425GPa时向金属氢转变的一级相变观测结果”的论文中提出了他们的看法。这篇论文是他和在CEA的同事弗洛朗·奥塞利，以及法国同步加速器SOLEIL研究机构的保罗·杜玛斯共同撰写的。