[論文レビュー] Comment on: Observation of a first order phase transition to metal hydrogen near 425 GPa

Isaac F. Silvera, Ranga Dias|arXiv (Cornell University)|Jul 6, 2019

High-pressure geophysics and materials参考文献 28被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、425 GPaで金属状態の水素への一次相転移が発生したという主張に反論し、根拠が不十分であると主張している。Zha ら、Eremets ら、および著者自身の先行研究が、420–495 GPaの圧力域で水素に透明性の低下や半金属的挙動が観察されたと報告しており、それらは金属状態の水素の主要な特徴とされる。著者らは、報告された相転移が絶縁体から金属への転移を確実に裏付ける証拠に欠けていると結論づけている。

ABSTRACT

Loubeyre, Occelli, and Dumas (LOD) [1] claim to have produced metallic hydrogen (MH) at a pressure of 425 GPa, without the necessary supporting evidence of an insulator to metal transition. The paper is much ado about nothing. Most of the results have been reported earlier. Zha, Liu, and Hemley [2] studied hydrogen at low temperature up to 360 GPa in 2012; they reported absorption studies up to 0.1eV. Eremets et al [3] studied dense hydrogen up to 480 GPa using standard bevel diamonds. They reported darkening of the sample and electrical conductivity in which they reported semi-metallic behavior around 440 GPa. In 2016 Dias, Noked, and Silvera [4] reported hydrogen was opaque at 420 GPa. In 2017 Dias and Silvera observed atomic metallic hydrogen at 495 GPa in the temperature range 5.5-83 K [5].

研究の動機と目的

• 425 GPaで金属状態の水素が観測されたという主張の妥当性を否定すること。
• Zha ら、Eremets ら、および著者自身の先行研究が、透明性の低下や電気伝導度といった金属状態の水素の主要な兆候を既に報告していたことを強調すること。
• 元の研究で提示された証拠が、絶縁体から金属への相転移を確認するのに不十分であると主張すること。
• 金属状態の水素への相転移を主張するにあたり、厳密な実験的検証の重要性を強調すること。
• 著者自身が495 GPaでより確実な証拠をもって金属状態の水素を観測したという、以前の報告を再確認すること。

提案手法

• Zha ら (2012)、Eremets ら (2016)、および著者自身の研究を含む、高密度水素に関する複数の研究の実験データをレビュー・比較すること。
• 先行論文で報告された光学吸収度および電気伝導度の測定値を分析すること。
• 425 GPaでの絶縁体から金属への相転移の証拠の質と十分性を評価すること。
• 元の研究が、既に公表済みの結果を上回る新規または決定的な証拠を提供していないことを強調すること。
• 比較的分析を用いて、観察された効果（例：色の変化、伝導度の上昇）が、より低い圧力でも既に報告済みであることを示すこと。
• 一次相転移としての金属状態の水素への転移を裏付けるために、再現可能で明確な証拠の必要性を強調すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 425 GPaで金属状態の水素への一次相転移が主張される根拠は何であるか？
• RQ2 元の研究で報告された結果は、高密度水素に関する先行研究とどのように比較できるか？
• RQ3 高圧下での水素における色の変化および電気伝導度の観察が、どのような意味を持つのか？
• RQ4 明確な絶縁体から金属への相転移が欠落していることが、主張においてなぜ重大な欠陥とされるのか？
• RQ5 金属状態の水素の出現を裏付けるために、どのような実験的証拠が十分とされるか？

主な発見

• 425 GPaで金属状態の水素への一次相転移が主張されているが、絶縁体から金属への転移を裏付ける十分な証拠に欠けている。
• Zha、Liu、Hemley は2012年に360 GPaまでの水素の吸収度測定を報告し、金属化と整合する変化を観察した。
• Eremets らは、480 GPaまでの圧力域で水素に色の変化と半金属的挙動を観察し、約440 GPaで伝導度が上昇した。
• Dias、Noked、Silvera は、420 GPaで水素が不透明になったと報告し、金属化の前駆的状態を示唆した。
• Silvera と Dias は、5.5–83 Kの温度範囲で495 GPaで原子的金属状態の水素を観測し、より以前でより確実な証拠を提供した。
• 著者らは、425 GPaでの主張が新規ではなく、金属状態の水素形成を裏付ける新規または決定的な証拠を提示していないと結論づけた。