Физики получили новую форму водорода
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.
