Избранные экспериментальные данные (а). Фотографии образца дейтерия при освещении белым светом выше 400 ГПа при 80 К. (b) T 2g -фононный рамановский спектр наконечника алмазной наковальни со ступенчатой ​​формой, указывающей волновое число, используемое для расчета давления (красная точка), связанного с алмазным наконечником – интерфейс D 2 . (c) Инфракрасные спектры пропускания. Особенности собственного поглощения из-за дейтерия обозначены красной звездой, указывающей на вибронный пик, и красным треугольником, указывающим на обнуление при высоких волновых числах из-за уменьшения ширины запрещенной зоны. Авторы и права: Письма с физическим обзором (2022 г.). DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.035501

Теория предполагает, что все элементы должны переходить в металлическое состояние, если подвергаются достаточно сильному давлению. Это потому, что в какой-то момент их электроны станут делокализованными. Но моделирование, а тем более демонстрация таких точек перехода оказалось сложной задачей. Ранние исследования переходного состояния водорода привели к теории, что он достигнет металлического состояния, когда молекулы водородаполностью разъединился. Это привело к многочисленным попыткам проверить, верны ли такие теории — к сожалению, ни одна из них не увенчалась успехом. Затем в 2000 году команда Корнельского университета подсчитала, что водород должен переходить при 410 ГПа. В 2020 году исследователи текущего исследования использовали ячейку с алмазной наковальней для сжатия образца водорода до 425 ГПа и использовали синхротронное инфракрасное поглощение и рамановскую спектроскопию для измерения ширины запрещенной зоны материала. Они обнаружили внезапное падение с 0,6 эВ до 0,1 эВ при 80 К, что является многообещающим доказательством превращения водорода в металлическое состояние, как и предполагалось.

Некоторое время спустя физик Александр Гончаров предположил, что переходы должны происходить легче в условиях, когда квантовое движение может позволить некоторым атомам туннелировать из одного места в другое. Отметив, что ядра дейтерия тяжелее водорода, исследователи пришли к выводу, что они должны быть менее делокализованы, чем протоны, и поэтому для перехода им требуется большее давление. Чтобы выяснить, так ли это, команда повторила свои попытки 2020 года, только на этот раз они использовали дейтерий вместо водорода. Они обнаружили, что ширина запрещенной зоны уменьшилась аналогично водородномуэксперимент, но это произошло при 460 ГПа, что, возможно, подтверждает теорию. Исследователи отметили, что они также не видели ничего, что указывало бы на то, что молекулярная диссоциация произошла в обоих экспериментах.