Creato idrogeno metallico in laboratorio

L'idrogeno metallico dovrebbe essere un superconduttore a temperatura ambiente

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realizzato in laboratorio l'Idrogeno metallico

Per anni, gli scienziati hanno cercato un modo per creare sinteticamente idrogeno metallico a causa delle infinite applicazioni che offrirebbe.

Al momento, l’unico modo conosciuto per fare questo è di comprimere gli atomi di idrogeno usando un’incudine di diamante fino a quando non cambiano il loro stato. Ebbene, dopo decenni di tentativi (e 80 anni da quando è stato teorizzato per la prima volta), un team di scienziati francesi potrebbe aver finalmente creato l’idrogeno metallico in un ambiente di laboratorio.

L’annuncio è stato accolto con scetticismo dall’ambiente scientifico ma anche da un reale interesse. Lo studio che descrive l’esperimento, intitolato Osservazione di una transizione di fase del primo ordine all’idrogeno metallico vicino a 425 GPa, è apparso di recente sul server di preprint arXiv.

Il team era composto da Paul Dumas, Paul Loubeyre e Florent Occelli, tre ricercatori della Divisione delle applicazioni militari (DAM) presso la commissione francese per le energie alternative e l’energia atomica e il centro di ricerca Synchrotron SOLEIL .

Si pensa che Giove abbia uno strato profondo di idrogeno metallico liquido attorno al suo nucleo roccioso (Kelvingsong / Wikimedia / CC By 3.0)Si pensa che Giove abbia idrogeno metallico liquido attorno al suo nucleo (Kelvingsong / Wikimedia / CC BY 3.0 )

Come indicano nel loro studio, è indiscutibile che “l’idrogeno metallico esista” grazie alle regole del confinamento quantico. Specificamente, indicano che se gli elettroni di qualsiasi materiale sono limitati a sufficienza nel loro movimento, la cosiddetta “chiusura del band gap” avrà luogo.

In breve, qualsiasi materiale isolante (come l’ossigeno) dovrebbe essere in grado di diventare un metallo conduttivo se sufficientemente pressurizzato.

Spiegano anche come due progressi abbiano reso possibile il loro esperimento. Il primo ha a che fare con l’incudine diamantata che hanno usato, dove le punte di diamante erano a forma di toroide, un toro con un buco nel mezzo (come una ciambella), invece di piatto. Ciò ha permesso al team di superare il precedente limite di pressione stabilito da altre incudini diamantate (400 GPa) e arrivare fino a 600 Gpa.

La seconda riguardava un nuovo tipo di spettrometro a infrarossi che il team di ricerca ha progettato presso la struttura Synchrotron SOLEIL, che ha consentito di misurare il campione.

Quando il campione di idrogeno è arrivato a pressioni di 425 GPa e temperature di 80 K (-193 ° C; -316 ° F), ha iniziato ad assorbire tutta la radiazione infrarossa, indicando che aveva “chiuso il band gap“.

Questi risultati hanno attratto una discreta dose di critiche e di scetticismo, in gran parte perché precedenti affermazioni in cui si diceva che fosse stato creato l’idrogeno metallico si erano dimostrate false o inconcludenti.

Inoltre, questo studio deve ancora essere sottoposto a revisione paritaria e convalidato da altri fisici.

Tuttavia, la squadra francese e i suoi risultati sperimentali hanno alcuni importanti sostenitori. Una è Maddury Somayazulu, una ricercatrice associata del Laboratorio Nazionale di Argonne che non è stata coinvolta in questo studio. Come ha detto in un’intervista a GizmodoPenso che questa sia davvero una scoperta degna di un premio Nobel. Probabilmente rappresenta uno dei lavori più puliti e completi sull’idrogeno puro“. La Somayazulu ha anche dichiarato di conoscere “molto bene l’autore principale dello studio Paul Dumas” e che Dumas è uno “scienziato incredibilmente attento e sistematico“.

Un altro fisico che ha parlato positivamente dell’esperimento è Alexander Goncharov, uno scienziato del Laboratorio di geofisica del Carnegie Institute for Science. Nel 2017, espresse dubbi sul fatto che un gruppo di ricerca del Lyman Laboratory of Physics dell’Università di Harvard avesse affermato di aver creato idrogeno metallico utilizzando un processo simile.

Su questo esperimento Goncharov ha dichiarato: Penso che il documento contenga delle buone prove sulla chiusura del gap di banda nell’idrogeno, alcune delle interpretazioni sono errate e alcuni dati potrebbero essere migliori, ma sono confidente sulla validità dei risultati“.

(Loubeyre et al., ArXiv, 2019)(Loubeyre et al., ArXiv, 2019) – IMMAGINE: In alto: immagini microscopiche delle fasi dell’esperimento del 2017 di Dias e Silvera. Credito: Isaac Silvera; In basso: le immagini fornite da Dumas (et al.), L’immagine al centro che mostra la formazione di idrogeno metallico. 

Come materiale sintetico, l’idrogeno metallico avrebbe infinite applicazioni. Prima di tutto, si ritiene che abbia proprietà superconduttive a temperatura ambiente ed è metastabile (nel senso che manterrà la sua solidità una volta che è stato riportato alla pressione normale). Queste proprietà lo renderebbero incredibilmente utile nella rivoluzione già in corso nell’elettronica.

Sarebbe anche un vantaggio per gli scienziati impegnati nella ricerca e nella fisica ad alta energia, ad esempio al CERN. Oltre a tutto ciò, consentirebbe agli astrofisici, per la prima volta, di studiare quali sono le condizioni all’interno dei pianeti giganti senza dover effettivamente inviare sonde per esplorarle.

In questo senso, l’idrogeno metallico è molto simile alla fusione fredda. Dati gli enormi profitti, chiunque affermi di averlo raggiunto si troverà naturalmente di fronte a domande difficili.

Tutto quello che possiamo fare è sperare che gli ultimi esperimenti abbiano avuto successo successo.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato da Universe Today. Leggi l’ articolo originale.