Vesinik on tuleviku supermetall

Tohutu rõhu all muutub tavaliselt gaasina tuntud vesinik uskumatute omadustega metalliliseks aineks. Teadlastele on metalliline vesinik aasta­kümneid üksnes teoreetiline materjal olnud, ent nüüd on nad selle imelise aine valmistamisele lähedal. See annaks meile rohelise elektri­voolu ja võimsamad kosmoseraketid.

Pisike vesinikukogus on USAs asuvas termotuumauuringute laseruuringute kompleksis National Ignition Facility (NIF) pandud määratu suure rõhu alla. Proovikambris valitsev rõhk on nii meeletu, et vesinik, mida tunneme eeskätt ikka gaasina, on läinud selle mõjul üle vedelasse olekusse. Tibatillukese tilgakese kannatused aga alles algavad.

Teadlased lülitavad nüüd sisse NIFis asuva maailma suurima laserkompleksi ja intensiivse valgusega kuumutatakse vesinik­ku, ühtlasi avaldatakse sellele rõhku, mis on pea sama suur kui Maa tuumas – konteineris küündib see lõpuks ligi kahe miljoni atmosfäärini.

Ja siis toimub muutus. Esmalt näevad teadlased, kuidas kirgas vesinikupiisk muutub tumedaks ja läbipaistmatuks, et seejärel muutuda läikiva vedela metalli sarnaseks.

Kõik on vaimustuses. Vedel metalliline vesinik moodustab suure osa gaasiplaneetide sisemusest, nii et see väike hõbedane piisake võib anda meile uusi teadmisi näiteks Jupiteri ja Saturni „sisikonna“ kohta.

Veel tähtsam on, et see saavutus on suur samm tahke metallilise vesiniku loomi­sel. See on füüsikutele tõeline ime­materjal. Metallilisest vesinikust kütusega jõuaksid kosmoselaevad kaugemale kui kunagi varem ning kõrgepingeliinides ja voolu­ahelates juhiks see elektrit ilma iga­suguse takistuseta ehk energiakadudeta.

Vesinik on universumi levinuim ja lihtsaim element. Selle aatom koosneb ühest prootonist, mille ümber tiirleb üks elektron. Looduses esineb vesinik peamiselt kahe­aatomiliste molekulidena.

Lihtsusest hoolimata on vesinikul palju huvitavaid olekuid. Tavalise atmosfäärirõhu korral esineb seda nagu kõiki teisigi keemilisi elemente kolmes olekus: gaasilises, vedelas ja tahkes. Vesinik on gaasiline kuni –240 Celsiuse kraadini, sellest madalamal kondenseerub see vedelikuks ja allpool temperatuuri –259 °C tekib tahke vesinik.

Rõhu ja temperatuuri tõstmisel on saadud vesinikku kaheksa faasi kujul. Äärmuslikes tingimustes ei pruugi eri faasid olla eristatavad, ainel on aatomite erineva paiknemis­tiheduse tõttu erinevad omadused. Vedel vesinik võib esineda kolmes olekus, millest vedel metalliline vesinik on kõige kompaktsem.

Loe metallilise vesiniku kohta lähemalt juuni Imelisest Teadusest!