Modello a sfera e bastoncino di idrogeno solforato. Credito:dominio pubblico
L'idrogeno esiste come composto gassoso di due atomi di idrogeno (H 2 ). In condizioni normali di laboratorio, h 2 si verifica nelle varianti "orto idrogeno" e "para idrogeno". Fino ad ora, non è stato chiaro come queste varianti si comportino sotto una pressione molto elevata. I ricercatori dell'Università di Bayreuth hanno ora trovato la risposta. Sia l'orto che il para-idrogeno diventano instabili ad alta pressione e cessano di esistere come stati distinguibili. I risultati della ricerca presentati in Comunicazioni sulla natura estendere la nostra comprensione fisica dei processi di meccanica quantistica fondamentali.
I due stati dell'idrogeno molecolare, orto e para idrogeno, sono noti nella ricerca come isomeri di spin. Hanno la stessa struttura chimica, ma differiscono nel modo in cui i nuclei degli "atomi gemelli" sono collegati in un H 2 molecole si relazionano tra loro in termini di momento angolare. Ciò si traduce in diverse proprietà fisiche degli isomeri di spin, per esempio differenze di conducibilità elettrica e termica. La questione se gli isomeri di spin coesistano sotto pressioni molto elevate è di grande interesse per la ricerca planetaria e anche per i fondamenti della meccanica quantistica. I giganti gassosi come Giove contengono grandi quantità di idrogeno gassoso. In questi pianeti, l'H 2 le molecole sono sottoposte a una pressione di compressione molte centinaia di volte superiore a quella che si trova nell'atmosfera terrestre.
"Se i due isomeri di spin fossero distribuiti uniformemente nei giganti gassosi, si potrebbero trarre importanti conclusioni sui campi magnetici di questi pianeti e sulla loro stabilità. Però, nel nostro studio siamo ora riusciti per la prima volta a dimostrare che l'orto e il para-idrogeno sono destabilizzati da pressioni di compressione estremamente elevate. Le loro rispettive proprietà caratteristiche si perdono a circa 70 gigapascal. Questa prova può ampliare significativamente la nostra comprensione dei processi di meccanica quantistica, " dice il primo autore e fisico Dr. Thomas Meier dell'Università di Bayreuth.
