Los científicos han especulado durante mucho tiempo que, en el corazón de un gigante gaseoso, las leyes de la física material experimentan algunos cambios radicales. En este tipo de entornos de presión extrema, el gas hidrógeno se comprime hasta el punto de hacerse metálico

Durante años, los científicos han estado buscando una manera de crear hidrógeno metálico sintéticamente debido a las infinitas aplicaciones que ofrecería. En la actualidad, la única forma conocida de hacerlo es comprimir los átomos de hidrógeno con un yunque de diamante hasta que cambien de estado.

Después de décadas de intentos (80 años desde que fue teorizado por primera vez), un equipo de científicos franceses pudo finalmente haber creado hidrógeno metálico en un laboratorio. Si bien hay mucho escepticismo, hay muchos en la comunidad científica que creen que esta última afirmación podría ser cierta.

El estudio que describió su experimento, titulado “Observación de una transición de fase de primer orden a hidrógeno metálico cerca de 425 GPa”, apareció recientemente en el servidor de preimpresión arXiv.

El equipo estaba formado por Paul Dumas, Paul Loubeyre y Florent Occelli, tres investigadores de la División de Aplicaciones Militares (DAM) de la Comisión Francesa de Energías Alternativas y Energía Atómica y el centro de investigación Synchrotron SOLEIL.

Se cree que Júpiter tiene una capa profunda de hidrógeno metálico líquido alrededor de su núcleo rocoso (Kelvingsong / Wikimedia / CC por 3.0)

Como indican en su estudio, es indiscutible que “el hidrógeno metálico debería existir” gracias a las reglas de confinamiento cuántico. Específicamente, indican que, si los electrones de cualquier material están lo suficientemente restringidos en su movimiento, lo que se conoce como “cierre de brecha de banda” eventualmente tendrá lugar.

En resumen, cualquier material aislante (como el oxígeno) debería poder convertirse en un metal conductor si está lo suficientemente presurizado. También explican cómo dos avances hicieron posible su experimento.

La primera tiene que ver con la configuración de yunque de diamante que usaron, donde las puntas de diamante tenían forma toroidal en lugar de una superficie plana. Esto permitió al equipo poder sobrepasar el límite de presión anterior establecido por otros yunques de diamante (400 GPa) y llegar a 600 Gpa.

El segundo involucró un nuevo tipo de espectrómetro infrarrojo que el equipo de investigación diseñó en la instalación SOLEIL de Synchrotron, que les permitió medir la muestra. Una vez que su muestra de hidrógeno alcanzó una presión de 425 GPa y temperaturas de 80 K (-193 ° C; -316 ° F), informaron que comenzó a absorber toda la radiación infrarroja, lo que indicó que habían “cerrado el intervalo de banda”.

Estos resultados han atraído su parte justa de críticas y escepticismo, en gran parte porque se demostró que las afirmaciones anteriores en las que se decía que se había creado hidrógeno metálico eran falsas o no concluyentes. Además, este último estudio aún debe ser revisado por expertos y su experimento validado por otros físicos.

Sin embargo, el equipo francés y sus resultados experimentales tienen algunos aliados poderosos. Una persona es Maddury Somayazulu, profesora asociada de investigación en el Laboratorio Nacional de Argonne que no participó en este estudio.

Como dijo en una entrevista con Gizmodo: “Creo que este es realmente un descubrimiento digno de un premio Nobel. Siempre lo fue, pero esto probablemente representa uno de los trabajos más limpios y completos sobre hidrógeno puro”.

Somayazulu también expresó que conoce al autor principal del estudio, Paul Dumas, “muy bien”, y que Dumas es un “científico increíblemente cuidadoso y sistemático”. Otro físico que habló positivamente de este último experimento es Alexander Goncharov , un científico del personal del Laboratorio Geofísico del Instituto Carnegie para la Ciencia .

En 2017, expresó dudas cuando un equipo de investigación del Laboratorio de Física Lyman de la Universidad de Harvard afirmó haber creado hidrógeno metálico utilizando un proceso similar.

Pero como Goncharov le dijo a Gizmodo sobre este último experimento: “Creo que el documento contiene algunas pruebas sólidas sobre el cierre de la brecha de banda en el hidrógeno. Parte de la interpretación es incorrecta y algunos datos podrían ser mejores, pero en general confío en que esto sea válido”.

IMAGEN: Arriba: imágenes microscópicas de las etapas del experimento de 2017 realizado por Dias y Silvera. Crédito: Isaac Silvera; Abajo: las imágenes de la etapa proporcionadas por Dumas (et al.), La imagen central que muestra la formación de hidrógeno metálico.

Como material sintético, el hidrógeno metálico también tendría infinitas aplicaciones. En primer lugar, se cree que tiene propiedades superconductoras a temperatura ambiente y es metaestable (lo que significa que conservará su solidez una vez que haya regresado a la presión normal).

Estas propiedades lo harían increíblemente útil cuando se trata de la revolución que ya está en marcha en la electrónica. También sería una bendición para los científicos dedicados a la investigación y la física de alta energía, como lo que se está llevando a cabo actualmente en el CERN.

Además de todo esto, permitiría a los astrofísicos, por primera vez, estudiar cómo son las condiciones en el interior de planetas gigantes sin tener que enviar sondas para explorarlas. En este sentido, el hidrógeno metálico se parece mucho a la fusión fría.

Dados los inmensos beneficios, cualquiera que afirme haberlo logrado, naturalmente se enfrentará a algunas preguntas difíciles. Todo lo que podemos hacer es esperar que los últimos experimentos hayan sido exitosos, y celebrar o esperar el próximo intento.

 

Si te ha gustado este artículo, déjanos tu comentario más abajo y ayúdanos a seguir creciendo activando las notificaciones en tu navegador.

 

Vía: Science Alert     Fuente: Universe Today

Ver también: Este vídeo muestra cómo la humanidad podrá colonizar nuestra galaxia

 

Síguenos en Redes Sociales

Facebook     Instagram     YouTube     Twitter