Con la exageración en torno al descubrimiento del hidrógeno metálico, ¿no sería demasiado costoso producir en masa?

Cabe señalar que algunas fases de la materia producida a altas presiones mantienen su configuración metaestable cuando se llevan a presión ambiente. El ejemplo más conocido es el diamante, que se produce a altas presiones dentro de la tierra y es técnicamente la forma metaestable de carbono a presión ambiente. No se ven exactamente diamantes que se descomponen en hollín en los dedos anulares.

Pero eso no viene al caso.

El hidrógeno atómico metálico, si se produjo real y verdaderamente en experimentos recientes, es un gran avance para la ciencia fundamental , no un producto para su aplicación inmediata. La ciencia básica difiere de la investigación aplicada en que busca comprender las verdades fundamentales del mundo natural y de ingeniería que nos rodea, en lugar de crear un producto de inmediato. La ciencia básica tiene aplicaciones, a menudo asombrosamente importantes, pero tienden a ser no obvias, no lineales y realizadas décadas en el futuro. Ver: ¿Cuáles son algunos casos interesantes en los que se pensaba que una parte de la ciencia (matemáticas, física, etc.) era solo teórica, pero resultó tener excelentes aplicaciones?

Lo que la (supuesta) producción de hidrógeno atómico metálico (H, no H2) nos puede enseñar en un futuro cercano es:

  • El comportamiento de los materiales a alta presión. Por ejemplo, las personas no están completamente seguras de qué tipo de estructura cristalina se forma en hidrógeno metálico (hay varias predicciones diferentes), y esto es bastante sencillo de confirmar con la radiación sincrotrón. Cultivar nuestra comprensión de abajo hacia arriba de la materia a altas presiones nos permite predecir el comportamiento en nuevas situaciones que pueden ser aplicables a un producto o una idea útil. Cabe señalar que los experimentos de alta presión de varios tipos se emplean en muchos campos, incluida la física de la materia condensada, la química, la geología y las ciencias planetarias; tanto los resultados como los métodos del experimento de hidrógeno metálico podrían aplicarse a experimentos o predicciones en un campo muy diferente, lo que podría enseñarnos acerca de algo más inmediatamente aplicable (por ejemplo, terremotos).
  • Tecnología y técnicas para lograr una presión cada vez mayor. Una célula de yunque de diamante suena como un dispositivo muy costoso y esotérico que solo puede producir cantidades limitadas de un producto. Pero este argumento se puede aplicar aún más a un acelerador de partículas, y hoy en día, los hospitales están gastando cientos de millones de dólares para comprar aceleradores de partículas para tratar el cáncer usando la terapia de protones, un ejemplo de las herramientas para la investigación científica básica que encuentran aplicaciones completamente diferentes. El procesamiento a alta presión se utiliza en una variedad de contextos industriales sorprendentes, como el procesamiento de alimentos (el ejemplo más conocido es la fabricación de espresso, pero hay muchas otras aplicaciones, ya que la química cambia a alta presión); Cuando avanzamos en los extremos de un proceso, a veces podemos hacer que las versiones mundanas sean más baratas y fáciles. Y hay algunos productos de los que podemos hacer pequeñas cantidades, como medicamentos que salvan vidas para enfermedades raras.

La ciencia básica está llena de disparos a la luna: grandes ideas que superan los límites del ingenio humano para lograr. Lograr el hidrógeno atómico metálico en un laboratorio es uno de estos, y si en realidad se logró recientemente, nuestro ‘uso’ para esta innovación seguramente será algo muy diferente, pero mucho mayor, que una especificación microscópica de hidrógeno metalizado intercalado entre dos diamantes. .

Ver también: la respuesta de Inna Vishik a ¿Qué es lo que más desean los físicos que trabajan que la persona promedio (que se preocupa y está interesada en la ciencia) entienda sobre física?

Las primeras locomotoras de vapor eran muy caras de construir, se movían casi tan rápido como una persona podía caminar y tendían a descomponerse con frecuencia. A pesar de esto, la gente continuó desarrollando la tecnología. Hoy hay trenes por todos lados.

El descubrimiento de una forma de producir hidrógeno metálico es un gran avance sin la aplicación práctica actual. Eso es normal para el curso de ciencias. Más investigación y desarrollo podrían reducir el costo y / o encontrar formas más fáciles de producir el mismo efecto, y a mayor escala. Esto puede conducir a otros usos u otros avances en la ciencia de los materiales. Nunca lo sabremos a menos que lo intentemos, y no podríamos intentarlo si no lo hubiéramos hecho en primer lugar.

La memoria de la computadora solía ser tejida … a mano …

Prácticamente valía su peso en oro.

Ahora, la memoria de la computadora es tan barata que puede mantener fácilmente una copia de la Biblioteca del Congreso en su posesión personal.

El hidrógeno metálico es muy difícil de hacer … ahora . Pero si es tan sorprendente como todos dicen, se ampliará hasta el punto de ser mucho menos costoso.

Además, el dinero desperdiciado en la pérdida de energía en el alambre de cobre o en cohetes ineficientes debe tenerse en cuenta. Claro, [matemáticas] H _ {(s)} [/ matemáticas] puede ser costoso, ¡pero también lo es la energía perdida de la planta de energía!

No subestimes el poder del capitilismo.

No tenemos un método para producir altas presiones en grandes cantidades porque nunca se ha utilizado lo suficiente como para justificar su desarrollo. El hidrógeno metálico podría ser lo suficientemente útil como para que valga la pena invertir en I + D para descubrir un método.

Los científicos que trabajan en hidrógeno metálico tuvieron que hacerlo con un presupuesto bastante ajustado. No arrojamos miles de millones de dólares a cada pregunta científica.

Cualquier uso temprano probablemente sea costoso. Es probable que también sea útil, incluso a un alto costo. El dinero ganado con eso se invertirá nuevamente en la ampliación de la producción.

Si la física funciona para demostrar que es posible producir, era cuestión de ingeniería hacerla viable.

Si algo resulta útil, somos muy buenos para encontrar formas de reducir el costo mediante la producción en masa y técnicas mejoradas.

El aluminio era tan valioso en un punto que los EE. UU. Hicieron la tapa del monumento a Washington, solo para demostrar que podían, y Napoleón III tenía un juego de cubiertos de aluminio para ocasiones especiales, y usaba plata para el uso práctico diario … cuánto aluminio has tirado / reciclado esta semana?

Es posible que no lleguemos a los precios del combustible de cohetes para el hidrógeno metálico, pero para algo no consumible, como los superconductores de temperatura ambiente, es un asunto diferente.

Si se deshace de la criogenia y, por lo tanto, reduce los costos de funcionamiento y facilita el manejo, vale la pena un costo de instalación ligeramente mayor.

Bueno, odio decirte esto, pero la respuesta es que no lo sabemos.

Solo sabemos que se puede hacer, y sabemos cuáles serían las propiedades teóricamente, y estamos trabajando para verificar esas propiedades y cómo se podría hacer de manera efectiva.

En el lado positivo, la materia prima, el hidrógeno es literalmente la cosa más común en el universo, por lo que todo se reduce a lo difícil que es hacer el cambio de estado.

Considere, sin embargo, la cantidad de trabajo que se necesita para refinar uranio de grado de armas, y luego mire a su alrededor cuánto hemos logrado refinar. Y esa basura es completamente inútil, simplemente se sienta lentamente degradando en cajas complicadas para que podamos decirnos que la tenemos para que no se metan con nosotros.

El hidrógeno metálico sería un millón de veces más útil que el U235, y no requeriría ningún esfuerzo de minería, si tienes la habilidad de hacerlo, las materias primas están por todas partes.

Predigo que varias sustancias producirán una fase metálica cuando se sometan a enormes presiones. Por ejemplo, el xenón puede perder electrones al flúor. Mi apuesta con todos ustedes (£ 100) es que el xenón se volverá metálico a presiones similares a las del hidrógeno. ¿Por qué? Porque las configuraciones electrónicas de todos los elementos actuales son lo que son sin presión. Se reduce a la ecuación de onda, estados mínimos de energía y similares. Aumenta la presión a niveles gigantescos, y las ecuaciones cambian. Los electrones “sueltos” pueden moverse entre los átomos, causando conductividad y opacidad-reflectancia de la radiación electromagnética.

El sodio incluso se vuelve no metálico a estas presiones. Imagine el aumento de energía que experimentan estas pequeñas muestras. Esto afecta los niveles de energía de los electrones y su longitud de onda.

No hay absolutamente ninguna razón por la cual cualquiera de estas muestras permanecerá metálica sin presión, a menos que la energía pueda ser minimizada por tal estado.

Pero eso todavía es probable dentro de un par de décadas .

El siguiente paso en términos de aplicación práctica es determinar si el hidrógeno metálico es realmente metaestable . En este momento, Silvera tiene una cantidad muy pequeña. Si la sustancia resulta ser metaestable, podría usarse para crear cristales a temperatura ambiente y, al rociar hidrógeno atómico sobre la superficie, usarla como una semilla para crecer más, de la forma en que se hacen los diamantes sintéticos .

No soy un experto, pero según la investigación que hice, tienes razón en que la presión requerida para crearlo sería difícil de lograr fuera de un laboratorio. Se necesitan aproximadamente 490 gigapascales (4,9 millones de atmósferas) para formar hidrógeno metálico. Lograr esta presión requiere una célula de yunque de diamante.

Algunas cosas a tener en cuenta:

1. Existe escepticismo sobre si realmente se creó hidrógeno metálico o no

2. temperatura ambiente súper conductividad / estabilidad se predice no probado / observado

3. si se demuestra que tiene todas (o incluso algunas) cualidades útiles predichas, entonces probablemente se realizará una gran cantidad de investigación sobre formas de facilitar su producción

Correcto. El hidrógeno metálico requiere el mantenimiento de una presión que solo se puede hacer en la Tierra usando un yunque de diamante. Nunca va a ser una industria en crecimiento.

Creo recordar haber leído que se supone que hay mucho en el manto de Júpiter, pero se queda allí.

sería, pero adivina qué silicio de alta pureza se consideraba ridículamente caro para la producción en masa antes de la revolución tecnológica. Ahora está en los teléfonos, relojes, computadoras personales y en cualquier lugar de todos. así que nunca podemos decir nada con seguridad.

“Verá, la física es como el sexo”, dijo Richard Feynman en una entrevista televisiva [1] una vez, “claro, puede dar algunos resultados prácticos, pero no es por eso que lo hacemos”.

No hacemos una investigación básica como esta porque creemos que dará resultados prácticos. Eso es para los ingenieros. Simplemente lo hacemos para satisfacer nuestra curiosidad cuando decimos “¡Oye, teóricamente, esto puede suceder! Me pregunto qué se necesitaría … “Entonces alguien hace algo loco como inventar semiconductores o algo así. Luego.

Notas al pie

[1] Richard P Feynman – DIVERSIÓN PARA IMAGINAR (completo)