Gli scienziati hanno a lungo ipotizzato che nel cuore di un gigante gassoso, le leggi della fisica dei materiali presentano caratteristiche notevoli. In questi tipi di ambienti a pressione estrema, Il gas idrogeno viene compresso al punto da diventare effettivamente un metallo. Per anni, gli scienziati hanno cercato un modo per creare sinteticamente idrogeno metallico a causa delle infinite applicazioni che potrebbe offrire.

Attualmente, l'unico modo conosciuto per farlo è comprimere gli atomi di idrogeno usando un'incudine di diamante finché non cambiano il loro stato. E 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 idrogeno metallico in un ambiente di laboratorio. Mentre c'è molto scetticismo, ci sono molti nella comunità scientifica che credono che quest'ultima affermazione possa essere vera.

Lo studio che descrive il loro esperimento, intitolato "Osservazione di una transizione di fase del primo ordine all'idrogeno metallico vicino a 425 GPa, " recentemente apparso sul server di prestampa 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 la struttura di ricerca Synchrotron SOLEIL.

Come indicano nel loro studio, è indiscutibile che "dovrebbe esistere idrogeno metallico, " grazie alle regole del confinamento quantistico. Nello specifico, indicano che se gli elettroni di qualsiasi materiale sono sufficientemente ristretti nel loro movimento, ciò che è noto come "chiusura del gap di banda" alla fine avrà luogo. In breve, qualsiasi materiale isolante (come l'ossigeno) dovrebbe diventare un metallo conduttivo se è sufficientemente pressurizzato.

Spiegano anche come due progressi hanno reso possibile il loro esperimento. Il primo ha a che fare con la configurazione dell'incudine di diamante che hanno usato, che aveva punte di diamante toroidali (a forma di ciambella) invece di punte piatte. 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 innovazione ha coinvolto un nuovo tipo di spettrometro a infrarossi che il team di ricerca ha progettato presso la struttura Synchrotron SOLEIL, che ha permesso loro di misurare il campione. Una volta che il loro campione di idrogeno aveva raggiunto pressioni di 425 GPa e temperature di 80 K (-193 ° C; -316 ° F), hanno riferito che ha iniziato ad assorbire tutta la radiazione infrarossa, indicando così che avevano "chiuso il gap di banda".

Questi risultati hanno attirato la loro giusta dose di critiche e scetticismo, in gran parte perché le precedenti affermazioni sulla sintesi dell'idrogeno metallico si sono dimostrate false o inconcludenti. Inoltre, questo ultimo studio deve ancora essere sottoposto a revisione paritaria, e l'esperimento convalidato da altri fisici.

Però, la squadra francese e i loro risultati sperimentali hanno alcuni potenti alleati. Una persona è Maddury Somayazulu, un professore di ricerca associato presso l'Argonne National Laboratory che non è stato coinvolto in questo studio. Come ha detto in un'intervista con Gizmodo, "Penso che questa sia davvero una scoperta da premio Nobel. Lo è sempre stata, ma questo rappresenta probabilmente uno dei lavori più puliti e completi sull'idrogeno puro."

Somayazulu ha anche affermato di conoscere l'autore principale dello studio Paul Dumas "molto bene, " e che Dumas è uno "scienziato incredibilmente attento e sistematico". Un altro fisico che ha parlato positivamente di questo ultimo esperimento è Alexander Goncharov, uno scienziato del Carnegie Institute for Science's Geophysical Laboratory.

Nel 2017, ha espresso dubbi quando un gruppo di ricerca del Lyman Laboratory of Physics dell'Università di Harvard ha affermato di aver creato idrogeno metallico usando un processo simile. Ma come Goncharov ha detto a Gizmodo di questo ultimo esperimento, "Penso che il documento contenga alcune buone prove sulla chiusura del band gap nell'idrogeno. Alcune interpretazioni non sono corrette e alcuni dati potrebbero essere migliori, ma generalmente confido che questo sia valido."

Come materiale sintetico, anche l'idrogeno metallico avrebbe infinite applicazioni. prima di tutto, si ritiene abbia proprietà superconduttive a temperatura ambiente, ed è meta-stabile (nel senso che manterrà la sua solidità una volta tornata alla pressione normale). Queste proprietà lo renderebbero incredibilmente utile nell'elettronica.

Sarebbe anche un vantaggio per gli scienziati impegnati nella ricerca e nella fisica ad alta energia, come quello attualmente in corso al CERN. Oltre a tutto ciò, consentirebbe agli astrofisici, per la prima volta in assoluto, per studiare le condizioni all'interno di pianeti giganti senza dover effettivamente inviare sonde per esplorarli.

Nel rispetto, l'idrogeno metallico è molto simile alla fusione fredda. Dati gli immensi guadagni, chiunque affermi di averlo raggiunto dovrà naturalmente affrontare alcune domande difficili. Non ci resta che sperare che gli ultimi esperimenti abbiano avuto successo, e festeggiare o aspettare il prossimo tentativo.