Arany-hidrid: a véletlen szülte csoda
A kutatócsoport eredetileg azt vizsgálta, milyen gyorsan keletkeznek gyémántok – vagyis szénkristályok – szénhidrogén mintákból, amikor azokat gyémántprésben hatalmas hőnek és nyomásnak teszik ki. Az európai XFEL (röntgen szabad-elektron lézer) segítségével a mintákban elhelyezett aranyfólia szolgált elnyelőként, mivel a kísérlet főszereplői, a szénhidrogének gyengén nyelik el a röntgensugarakat. Mindezek ellenére a mérések nemcsak a várt gyémántkristályokat mutatták ki: arany-hidrid is létrejött, ami ebben a formában példátlan.
Ez a felfedezés azt sugallja, hogy a kémiai szabályok teljesen átíródhatnak az extrém körülmények birodalmában – hasonlóan ahhoz, ahogy bizonyos bolygókban vagy hidrogénfúziót végző csillagok belsejében ismeretlen anyagi állapotok alakulhatnak ki.
A sűrű hidrogén titokzatos világa
A laborban a kutatók 3500 Fahrenheit-fok feletti – vagyis 1926 Celsius-foknál magasabb – hőmérsékleten és a földi köpenynél is extrémebb nyomáson dolgoztak. Az röntgendiffrakcióval rögzített adatokból egyértelművé vált: a hidrogén a rácsban szokatlanul szabadon mozgott, “szuperionos” állapotba került, mintegy átszivárogva az arany atomi rácsán, jelentősen növelve annak elektromos vezetőképességét.
Ez azért különleges, mert a világegyetem legkönnyebb atomja, a hidrogén nagyon nehezen tanulmányozható hagyományos módszerekkel, például röntgendiffrakcióval, hiszen alig szórja a sugarakat. Az arany-hidrid lehetőséget teremt arra, hogy laboratóriumi körülmények között is vizsgálják a sűrű hidrogént, amely többek között a Jupiter vagy a Szaturnusz belsejében is jelen lehet, illetve a Napban (Sun), vagy akár az energiatermelő fúziós reaktorokban is.
Új kémiai világok kapuja nyílt meg
A vizsgálatok alapján az arany-hidrid csak óriási nyomás és hőmérséklet mellett stabil; normál körülmények között az arany és a hidrogén szétválik. Érdekesség, hogy minél nagyobb a nyomás, annál több hidrogén fér a kristályrácsba. Ennek fényében a kutatók szerint érdemes más anyagokra és összetételekre is kiterjeszteni a kísérleti modellt. Fontos, hogy a most felfedezett szimulációk akár más egzotikus anyagállapotok vizsgálatára is alkalmazhatók, legyen szó csillagközi környezetről vagy a Föld mélyéről.
A vizsgálatok nemzetközi összefogásban zajlottak, több német, brit és amerikai laboratórium részvételével, és rámutatnak: lehet, hogy amit az iskolai kémiaórán arany standardként tanulunk, az csupán egy az univerzum jóval vadabb és meglepőbb arcai közül.
