டியூட்டீரியம் உயர் அழுத்தத்தில் உலோக நிலையில் உருவாதல்

பிரெஞ்சு மாற்று ஆற்றல்கள் மற்றும் அணுசக்தி ஆணையத்தின் மூன்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் உயர் அழுத்தத்தில் டியூட்டீரியம் ஒரு உலோக நிலையில் உருவாவதற்கான நம்பிக்கைக்குரிய ஆதாரங்களைக் காட்டியுள்ளனர். ஃபிசிகல் ரிவியூ லெட்டர்ஸ் இதழில் வெளியிடப்பட்ட அவர்களின் ஆய்வறிக்கையில், பால் லூபேர், ஃப்ளோரன்ட் ஓசெல்லி மற்றும் பால் டுமாஸ் ஆகியோர் டியூட்டீரியம் மாதிரியை அழுத்தி, அதை மாற்றும் நிலைக்குச் சோதிக்கப் பயன்படுத்திய செயல்முறையை விவரிக்கின்றனர்.

போதுமான வலுவான அழுத்தத்திற்கு உட்படுத்தப்பட்டால் அனைத்து கூறுகளும் உலோக நிலைக்கு மாற வேண்டும் என்று கோட்பாடு பரிந்துரைக்கிறது. ஏனென்றால், ஒரு கட்டத்தில், அவற்றின் எலக்ட்ரான்கள் டிலோகலைஸ் ஆகிவிடும். ஆனால் மாதிரி, மிகக் குறைவான நிரூபணம், இத்தகைய மாறுதல் புள்ளிகள் கடினமானது என்று நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது. ஹைட்ரஜனின் நிலைமாற்ற நிலையைத் தேடும் ஆரம்பகால ஆராய்ச்சியானது, ஹைட்ரஜன் மூலக்கூறுகள் முற்றிலுமாகப் பிரியும் போது அது உலோக நிலையை அடையும் என்ற கோட்பாடுகளுக்கு வழிவகுத்தது. இது போன்ற கோட்பாடுகள் உண்மையா என்று பார்க்க பல முயற்சிகளுக்கு வழிவகுத்தது. துரதிர்ஷ்டவசமாக, எதுவும் வெற்றிபெறவில்லை. பின்னர் 2000 ஆம் ஆண்டில், கார்னெல் பல்கலைக்கழகத்தின் ஒரு குழு ஹைட்ரஜன் 410 GPa-இல் மாற வேண்டும் என்று கணக்கிட்டது. 2020 ஆம் ஆண்டில், தற்போதைய ஆய்வின் ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஹைட்ரஜனின் மாதிரியை 425 GPa-க்கு சுருக்க வைர அன்வில் கலத்தைப் பயன்படுத்தினர் மற்றும் பொருளின் பட்டை இடைவெளியை அளவிடுவதற்கு ஒத்திசைவு அகச்சிவப்பு உறிஞ்சுதல் மற்றும் ராமன் நிறமாலைமானியைப் பயன்படுத்தினர். 80K-இல் 0.6eV இலிருந்து 0.1eV க்கு திடீர் வீழ்ச்சியைக் கண்டறிந்தனர். கோட்பாட்டின்படி ஹைட்ரஜன் ஒரு உலோக நிலையில் உருவாவதற்கான நம்பிக்கைக்குரிய ஆதாரங்களை உள்ளடக்கியது.

சிறிது நேரம் கழித்து, இயற்பியலாளர் அலெக்சாண்டர் கோன்சரோவ், குவாண்டம் இயக்கம் சில அணுக்களை ஓரிடத்திலிருந்து இன்னொரு இடத்திற்குச் சுரங்கப்பாதையில் செல்ல அனுமதிக்கும் நிலைமைகளின் கீழ் மாற்றங்கள் மிகவும் எளிதாக நடக்க வேண்டும் என்று பரிந்துரைத்தார். டியூட்டீரியம் கருக்கள் ஹைட்ரஜனை விட கனமானவை என்று குறிப்பிட்டு, அவை புரோட்டான்களை விட குறைவான இடமாற்றம் செய்யப்பட வேண்டும் என்றும், இதனால் மாற்றத்திற்கு அதிக அழுத்தம் தேவை என்றும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் வாதிட்டனர். அப்படியானதா என்பதைக் கண்டறிய, குழு 2020-ஆம் ஆண்டிற்கான முயற்சியை மறுபரிசீலனை செய்தது, இந்த நேரத்தில் அவர்கள் ஹைட்ரஜனுக்குப் பதிலாக டியூட்டீரியத்தைப் பயன்படுத்தினார்கள். ஹைட்ரஜன் பரிசோதனைக்கு ஒத்த வழிகளில் பட்டை இடைவெளி குறைவதை அவர்கள் கண்டறிந்தனர், ஆனால் அது 460 GPa-இல் செய்தது, இது கோட்பாட்டை உறுதிப்படுத்தும். இரண்டு சோதனைகளிலும் மூலக்கூறு விலகல் ஏற்பட்டதைக் குறிப்பதை காண இயலவில்லை என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் குறிப்பிட்டனர்.

References:

• Hu, L., Zhong, F., Zhang, J., Zhao, S., Wang, Y., Cai, G., & Ren, F. (2022). High Hydrogen Isotopes Permeation Resistance in (TiVAlCrZr) O Multi-component Metal Oxide Glass Coating. Acta Materialia, 118204.
• Monacelli, L., Casula, M., Nakano, K., Sorella, S., & Mauri, F. (2022). Quantum phase diagram of high-pressure hydrogen. arXiv preprint arXiv:2202.05740.
• Drozdov, A. P., Kong, P. P., Minkov, V. S., Besedin, S. P., Kuzovnikov, M. A., Mozaffari, S., & Eremets, M. I. (2019). Superconductivity at 250 K in lanthanum hydride under high pressures. Nature, 569(7757), 528-531.
• Antonov, V. E., Gurev, V. M., Kulakov, V. I., Kuzovnikov, M. A., Sholin, I. A., & Zuykova, V. Y. (2019). Solubility of deuterium and hydrogen in fcc iron at high pressures and temperatures. Physical Review Materials, 3(11), 113604.
• Perujo, A., Forcey, K. S., & Sample, T. (1993). Reduction of deuterium permeation through DIN 1.4914 stainless steel (MANET) by plasma-spray deposited aluminium. Journal of nuclear materials, 207, 86-91.