Cientistas chegam perto de obter hidrogênio metálico

Um grupo de pesquisadores do Sandia National Laboratories (Sandia National Laboratories, EUA), juntamente com outro grupo da Universidade de Rostock (Alemanha), realizou um experimento bem-sucedido na compressão do deutério líquido em um estado que exibe as propriedades de um metal. Em um trabalho científico publicado na revista Science, os cientistas descrevem os estágios de um experimento que os aproxima de seu objetivo final - a produção de hidrogênio metálico sólido.

A ilustração acima é um diagrama esquemático do estado do hidrogênio. Ele descreve quatro estados sólidos conhecidos de I a IV, dois estados líquidos conhecidos e o estado previsto de um líquido atômico. Círculos azuis indicam a rotação de moléculas quânticas e linhas onduladas correspondem a um estado emaranhado. As linhas retas são onde os cálculos mostram a existência de uma ligação covalente.

Em 1935, os físicos Hillard Bell Huntington e Eugene Wigner avançaram pela primeira vez na teoria de que o hidrogênio pode existir em um estado metálico quando ligações entre átomos se rompem e elétrons livres aparecem.

Para produzir hidrogênio metálico, apenas uma coisa é necessária: alta pressão. Desde então, muitos físicos tentaram provar a teoria de Huntington e Wigner, mas sem sucesso.

Em um experimento recente, os pesquisadores usaram uma nova maneira de aumentar a pressão sanguínea sem efeitos colaterais indesejáveis.

Até agora, bigornas de diamante eram usadas para criar pressão máxima, onde a substância era espremida entre as pontas de dois diamantes. Experiências anteriores mostraram que dessa maneira é possível comprimir uma substância com alta concentração de hidrogênio para um estado semelhante ao metal.

Em um experimento nos Laboratórios Nacionais Sandian, eles decidiram seguir o caminho contrário e usaram a máquina Sandia Z (Z-Machine), uma instalação experimental e uma das maiores fontes de raios-x do mundo, para comprimir a substância. É capaz de gerar campos de até 20 megauss.


Z-Machine

Apertando a amostra, um poderoso choque elétrico da Z-Machine foi aplicado ao eletrodo próximo ao recipiente de deutério. A onda de choque passou pelo recipiente e espremeu a substância ainda mais. Naquela época, os cientistas estavam monitorando como o material refletia a luz, uma maneira comum de reconhecer o metal.

Após a compressão da substância, deixou de ser transparente e começou a refletir a luz. Segundo os pesquisadores, essa é uma evidência clara de que a substância passou de um isolante para um metal.

Este experimento é a tentativa mais bem-sucedida até hoje de obter hidrogênio metálico, cuja existência foi prevista há 80 anos. Outros grupos de pesquisadores também estão lutando para resolver o problema.

Além de resultados puramente experimentais, a produção de hidrogênio metálico é de importância científica. O experimento mostrará que pressão é necessária para essa transformação. Esta é uma informação útil, por exemplo, para o estudo de outros planetas e estrelas: descobriremos em que condições esse processo pode ocorrer.



Por exemplo, a existência de hidrogênio metálico poderia explicar o fenômeno de Saturno , que é muito quente para a sua idade: em uma idade real de 4,5 bilhões de anos, a simulação por computador fornece apenas 2,5 bilhões de anos por causa de uma temperatura muito alta.

Source: https://habr.com/ru/post/pt381035/