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（Phys.org）（研究）宇宙中最丰富的元素——氢——对于极端的压力和温度如何反应是当代物理科学的主要挑战之一。此外，从使用氢作为测试基础来研究化学键的本质的实验中收集的知识能够从根本上扩展我们对于物质的理解。来自卡内基的科学家的新工作使得研究者能够在之前从未可能到达的压强下研究氢。他们的工作在线发表在《物理评论快报》上。

为了在这个新领域中研究氢，科学家开发了新的技术将氢置于接近300万大气压（3000亿帕斯卡）的压强下，并使用红外辐射研究它的化学键和电学性质。他们使用了位于布鲁克海文国家实验室的国家同步光源（NSLS）中的设备，该设备由卡内基研究所和 NSLS 共同管理和运行。

在非常高的压强下观察氢的行为曾经是对研究者的一个巨大挑战，因为它在常规条件下处于气态。已知氢具有三种固体分子相。但是它位于最高压的相中的结构和性质还是未能为人所知。

例如，氢在150万个大气压（1500亿帕斯卡）时以及在低温时所发生的相变曾引起特别的兴趣。但是，使用静态压缩技术在更高的压强下研究氢（的性质）存在着技术困难。

（科学家）曾推测在高压强下，氢会转化为金属，这意味着它会导电。它甚至可能可能成为超导体，或者永不冻结的超流体——一种全新的异常的物质状态。

在这个工作中，研究组——它包括了卡内基的 Chang-sheng Zha， Zhenxian Liu 和 Russell Hemley——开发了一种在大约300万个大气压（3000亿帕斯卡）下和从12开氏度（-261摄氏度）到接近室温的范围内测量氢样本的技术。

“这些新的静态压缩技术为（研究）氢在以前从未到达的静态压强和温度条件下的行为打开了一扇窗户。” 地球物理实验室主任 Hemley 说道。

这个小组发现分子态到极高的压强下都很稳定，证实了原子间的化学键的非凡稳定性。他们的工作也证伪了去年所报导的对其他研究者的实验的解释，那些解释指出这种条件下存在一种金属态。新的研究发现了致密的分子相中的准金属行为的迹象，但是这种物质的电导率一定在完全的金属之下。

同时，在发表于《物理评论快报》的另一篇文章中，来自爱丁堡大学的研究组——包括卡内基的 Alexander Goncharov 报告了另一种相的分子氢的迹象。他们的发现是在300开氏度（27摄氏度）的相对高温，压强高于2200亿帕斯卡的条件下做出的。他们提出氢在这个新的相中是一个由6个原子构成的蜂巢状环结构，类似于石墨中的碳原子的结构。

由卡内基研究所供稿