Metallisk hydrogen

Metallisk hydrogen er en degenereret fase, hvor hydrogen er elektrisk ledende og har andre metalliske egenskaber som høj refleksionsevne. Fasen antages at eksistere ved tryk over 400–500 gigapascal (GPa) i store gasplaneter som Jupiter og Saturn.

Tilstanden blev først teoretisk forudsagt af Eugene Wigner og Hillard Bell Huntington i 1935, som beregnede at hydrogen ville blive metallisk ved et tryk på omkring 25 GPa.^[1] Senere beregninger er kommet frem til at faseovergangen ikke indtræffer før ved 400–500 GPa,^[2][3] som er højere end trykket i Jordens kerne (360 GPa).

Siden 1996 er der blevet gjort flere forsøg på at påvise metallisk hydrogen eksperimentelt. I 2011 meldte forskere ved Max Planck-instituttet for kemi, at de havde observeret noget som virkede som en faseovergang til metallisk hydrogen ved et tryk på 260–300 GPa,^[4] men der kom flere indvendinger mod eksperimentet og en gruppe ved Carnegie Institution for Science fandt ingen faseovergang selv ved et tryk på 360 GPa.^[5][6] I oktober 2016 hævdede to forskere ved Harvard University, at de havde fundet ud af at påvise fasen ved et tryk på 495 GPa^[7] og resultaterne blev publiceret i Science i januar 2017.^[8][9][10] Mulige alternative forklaringer på resultaterne er blevet fremsat^[11] og pr. januar 2017 ventes der fortsat for at se, om andre kan bekræfte resultaterne.

I grundstoffernes periodiske system er hydrogen et alkalimetal, der er en monovalent kation. Trykket er dog for lavt på Jorden til at brint kan optræde som et metal.

1. ^ Wigner, E.; Huntington, H.B. (1935). "On the possibility of a metallic modification of hydrogen". Journal of Chemical Physics. 3 (12): 764. Bibcode:1935JChPh...3..764W. doi:10.1063/1.1749590.
2. ^ McMahon, Jeffrey M. (2012-01-01). "The properties of hydrogen and helium under extreme conditions". Reviews of Modern Physics. 4. s. 1607–1653. doi:10.1103/RevModPhys.84.1607. Hentet 2017-01-28.
3. ^ McMinis, Jeremy (2015-01-01). "Molecular to Atomic Phase Transition in Hydrogen under High Pressure". Physical Review Letters. 10. doi:10.1103/PhysRevLett.114.105305. Hentet 2017-01-28.
4. ^ Eremets, M. I.; Troyan, I. A. (2011). "Conductive dense hydrogen". Nature Materials. 10 (12): 927-931. Bibcode:2011NatMa..10..927E. doi:10.1038/nmat3175.
5. ^ Nellis, W. J.; Ruoff, A. L.; Silvera, I. S. (2012). "Has Metallic Hydrogen Been Made in a Diamond Anvil Cell?". arXiv:1201.0407 [cond-mat.other]. "no evidence for MH".
6. ^ Amato, I. (2012). "Metallic hydrogen: Hard pressed". Nature. 486 (7402): 174-176. Bibcode:2012Natur.486..174A. doi:10.1038/486174a.
7. ^ Dias, R.; Silvera, I. F. (2016). "Observation of the Wigner-Huntington Transition to Solid Metallic Hydrogen". arXiv:1610.01634 [cond-mat].
8. ^ Crane, L. (26. januar 2017). "Metallic hydrogen finally made in lab at mind-boggling pressure". New Scientist. Hentet 2017-01-26.
9. ^ Dias, R. P.; Silvera, I. F. (2017). "Observation of the Wigner-Huntington transition to metallic hydrogen". Science. arXiv:1610.01634. doi:10.1126/science.aal1579.
10. ^ Søren Bjørn-Hansen (26. januar 2017). "Metallisk brint skabt i laboratoriet: Kan give os super-raketter". DR. Hentet 9. marts 2017.
11. ^ Castelvecchi, D. (2017). "Physicists doubt bold report of metallic hydrogen". Nature. doi:10.1038/nature.2017.21379.