Abbiamo trovato l’idrogeno metallico

Provare l’esistenza dell’idrogeno metallico è qualcosa che i fisici cercano di fare da più di 80 anni. In linea teorica, infatti, l’idrogeno che si trova in questa forma potrebbe possedere proprietà che segnerebbero una svolta dal punto di vista energetico. Ma nonostante le numerose teorie ed esperimenti, nessuno è riuscito a dimostrare che le molecole di idrogeno possono separarsi in atomi singoli e cominciare a comportarsi come un metallo. Ora però, due ricercatori dell’Università di Harvard sembrano essere riusciti nell’impresa, come appena mostrato in un esperimento i cui dettagli sono stati pubblicati su Science.

Gli autori dello studio si sono rifatti al lavoro teorico di Wigner e Huntigton, due fisici che nella prima metà del Novecento ipotizzarono il passaggio dell’idrogeno molecolare (H₂) ad atomo metallico (H) in condizioni di alta pressione, ossia a circa 25 gigapascals (GPa). Nonostante negli ultimi anni diversi esperimenti abbiano ampiamente dimostrato che i calcoli dei due fossero del tutto errati, l’idea di comprimere l’idrogeno fino a trasformalo in metallo non è mai stata scartata. Gli autori Ranga Dias e Isaac Silvera hanno quindi provato a comprimere l’idrogeno a una pressione 20 volte superiore a quella teorizzata da Wigner e Huntigton, 495 GPa, portando la miscela a una temperatura di -268 gradi centigradi: le misure spettroscopiche hanno a questo punto registrato la separazione dell’idrogeno molecolare standard in atomi metallici distinti.

Restano comunque molte domande ancora aperte, soprattutto relativamente allo stato del presunto idrogeno metallico. Gli autori del lavoro presumono che la fase metallica dell’elemento si trovi presumibilmente allo stato solido, ma non hanno alcuna prova sperimentale che riesca a discriminare tra quest’ultimo e lo stato liquido. Sempre in linea teorica, se si fosse ottenuto dell’idrogeno metallico allo stato solido, si sarebbe allora verificato un cambio di fase della materia, in cui gli atomi di idrogeno si sono disposti in un reticolo cristallino di nuclei atomici, ossia di soli protoni, separati da uno spazio paragonabile alla lunghezza d’onda dell’elettrone. Gli elettroni, invece, si comporterebbero come se fossero parte di un metallo conduttore. Nell’alternativa liquida, invece, i protoni non sarebbero organizzati in un reticolo cristallino, bensì in un sistema “liquido”, per l’appunto, di protoni ed elettroni.

“Nel corso degli ultimi 30 anni, nell’ambito della ricerca in altissima pressione si sono succeduti numerosi annunci riguardo alla creazione di idrogeno metallico in laboratorio, ma sono stati tutti successivamente smentiti”, spiega in un comunicato Eugene Gregoryanz, della Scuola di Fisica e Astronomia dell’Università di Edimburgo, che lo scorso anno si avvicinò a creare lo stato atomico e metallico puro dell’idrogeno previsto dalla fisica teorica. “Ora che abbiamo raggiunto questo traguardo – raccontano gli autori Dias e Silvera – la prossima sfida sarà quella di testare la stabilità dell’idrogeno a diverse temperature e vedere se esiste un modo per poterlo produrre in grandi quantità”.

L’idrogeno metallico si suppone sia superfluido e superconduttivo ad alte temperature, ed essendo più denso dell’idrogeno standard, una volta convertito in una forma ordinaria potrebbe produrre considerevoli quantità di energia, a tal punto da essere un propellente 5 volte più efficiente del comune idrogeno liquido. Ma ci vorrà ancora del tempo per testare tutte le sue capacità.

Via: Wired.it