Физики получили новую форму водорода


Первый и самый легкий элемент периодической системы — самый распространенный во Вселенной; на него приходится 75% всей материи. Однако до сих пор ученые находят новые формы, которые он может принимать. На этот раз получили отрицательно заряженные кластеры из 44 и больше двухатомных водородных молекул.

Известно что в присутствии свободных протонов в жидком гелии двухатомные молекулы водорода выстраиваются в упорядоченные структуры — ионизированные кластеры Hn+, в которых значение n может доходить до 120. Такие катионные кластеры были обнаружены и в жидком водороде, а так же в таких экзотических субстанциях, как твердый тритий.

Существование подобных структур с отрицательным зарядом, формирующихся вокруг электронов, было предсказаны еще в 1937 году, однако экспериментально их существование удалось доказать только в середине семидесятых, и только для кластеров с числом протонов не больше 3. Позднейшие расчеты установили возможность существования анионных кластеров с количеством атомов больше пяти.

Чтобы получить такие кластеры, физики из университетов Австрии, Германии и Великобритании насытили нейтральными молекулами водорода и дейтерия твердый гелий при температуре 0.38 K, а затем пропустили через образец поток электронов заданной энергии. Как показала масс-спектроскопия, на несколько микросекунды между атомами гелия сформировались анионные кластеры с количеством атомов водорода, объединенных вокруг электрона, от 5 до 129. Большая часть кластеров состояла из 44 молекул водорода или дейтерия. Ученые предполагают, что молекулы выстроились в икосаэдры — правильные двадцатигранники с треугольными гранями. Вместе их удерживали силы кулоновского притяжения электронов.

Подобные кластеры могут существовать в космосе — в межзвездном пространстве или в атмосфере газовых планет-гигантов, считают ученые. Сейчас, когда существование анионных водородных кластеров доказано, можно начать искать их следы в спектрах космических объектов.

Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.

©  Популярная Механика