Extraño Nuevo Estado De Hidrógeno Creado

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Al aplastar el elemento más ligero de la tierra con presiones alucinantes, los científicos han revelado un nuevo estado de la materia: la fase v de hidrógeno, que es un precursor del hidrógeno metálico.

Al aplastar el elemento más liviano de la Tierra con presiones alucinantes, los científicos han revelado un estado de materia completamente nuevo: la fase V de hidrógeno.

El hidrógeno aplastado es un precursor de un estado de materia propuesto por primera vez en la década de 1930, llamado hidrógeno metálico sólido atómico. Cuando se enfría a temperaturas suficientemente bajas, el hidrógeno (que en la Tierra generalmente se encuentra como un gas) puede convertirse en un sólido; a presiones suficientemente altas, cuando el elemento se solidifica, se convierte en un metal. Los científicos planetarios piensan que el interior de Júpiter está hecho en gran parte de esas cosas.

Y así, al triturar el hidrógeno a presiones tan altas, los físicos también pudieron vislumbrar la atmósfera interior de un gigante de gas, donde las presiones alcanzan millones de atmósferas (de la Tierra). [Primaria, querida: 8 elementos de los que nunca has oído hablar]

Trituración de hidrógeno

En la Universidad de Edimburgo en Escocia, el estudiante de doctorado Philip Dalladay-Simpson y sus colegas Ross Howie y Eugene Gregoryanz colocaron una pequeña cantidad de hidrógeno entre dos yunques de diamante, y aumentaron la presión a 384 gigapascales, o 55 millones de libras por pulgada cuadrada ( psi). En comparación, la atmósfera de la Tierra es de 100 kilopascales, o 15 libras por pulgada cuadrada, al nivel del mar. En Júpiter, el peso de la atmósfera llega a 29 millones de psi a unas 10,000 millas (16,000 kilómetros) por debajo de las nubes, y los modelos sugieren que el hidrógeno puede tomar la forma de un metal líquido.

En este caso, cuando la presión alcanzó la marca de 325 gigapascales, o 47 millones de psi, el hidrógeno se convirtió en un sólido, con los átomos formando capas que alternaban entre arreglos ordenados y desordenados., Dijeron los científicos, esta es la primera vez que alguien ha visto esta forma del elemento cerca de la temperatura ambiente (alrededor de 300 grados Kelvin o alrededor de 80 grados Fahrenheit).

"Esto es a presiones mucho más altas y temperaturas mucho más altas" que el trabajo anterior, dijo Dalladay-Simpson a WordsSideKick.com. El hidrógeno líquido se crea de manera rutinaria en la industria a temperaturas criogénicas con presiones en decenas de atmósferas, pero nadie ha enfriado el elemento lo suficiente como para solidificarlo, dijo Dalladay-Simpson. [Los 9 mayores misterios sin resolver en la física]

La temperatura de ebullición de cualquier sustancia tiende a aumentar con la presión (y, por el contrario, desciende cuando la presión disminuye). Esta es la razón por la cual las instrucciones de la mezcla de pasteles son diferentes si usted vive en Denver: el agua hierve a una temperatura más baja a una altitud mayor. Con el hidrógeno, solo las inmensas presiones generadas en el laboratorio (o en el interior de un gigante de gas) comenzarán a licuar y eventualmente solidificarán el gas cuando se encuentre a temperaturas no criogénicas, como las de la superficie de la Tierra.

Fabricación de hidrógeno metálico.

En 2011, un equipo de científicos del Instituto Max Planck de Química en Mainz, Alemania, dijo que habían creado hidrógeno metálico, pero esa afirmación más tarde fue atacada por otros científicos y nunca fue confirmada por completo.

Dalladay-Simpson dijo que su equipo no hizo un metal, pero se acercaron y en el proceso encontraron una nueva fase de hidrógeno. Cualquier material viene en diferentes fases. Si bien las fases familiares son el sólido, el líquido y el gas, hay otras que aparecen en condiciones extremas.

Esto sucede porque apretar el hidrógeno obliga a los átomos individuales a unirse. Si acaba de enfriar hidrógeno ordinario, con la fórmula H2, eventualmente formará un sólido similar al hielo, con cada átomo se unirá entre sí pero no tan fuertemente a otros pares. "Cuando usamos presión forzamos a las moléculas a interactuar", dijo Dalladay-Simpson. La presión hace que los átomos se unan a todos sus vecinos, y los enlaces H2 comienzan a romperse.

Para probar la nueva forma de hidrógeno, los investigadores dispararon un láser y observaron cómo cambiaba la longitud de onda de la luz. Eso les dijo sobre la nueva estructura del material.

"Este documento no reclama un estado metálico, pero afirma que es un precursor del estado metálico debido a las similitudes entre lo que vemos experimentalmente y lo que se predice teóricamente para el hidrógeno metálico sólido", dijo Howie, quien ahora es un miembro del personal científico de El Centro de Investigación Avanzada de Ciencia y Tecnología de Alta Presión en China.

Los investigadores dijeron que no están seguros de que sea un metal porque no pudieron probar la conductividad, dijo Dalladay-Simpson. La brecha entre los yunques de diamante es tan pequeña que no caben los electrodos para probar la conductividad.

Rompiendo diamantes

Para asegurarse de que el hidrógeno tomó un estado metálico (sin una prueba de conductividad), el equipo habría necesitado alcanzar presiones aún más altas, al menos de 400 a 450 gigapascales, dijeron los científicos.

Esas presiones podrían superar los límites de los yunques de diamante, que pueden romperse, dijo Dalladay-Simpson. En futuras carreras experimentales, el equipo espera aumentar las presiones y ver hasta dónde pueden llegar los yunques.

Otras técnicas, además de la configuración actual, no se prestan también al hidrógeno. "El hidrógeno es increíblemente difícil de contener en condiciones tales como es muy ligero, por lo que puede difundirse a través de los materiales y muy reactivo, por lo que puede formar compuestos fácilmente", dijo Howie.

Dalladay-Simpson dijo que, sin embargo, no se desanima y planea seguir empujando, o aplastando, según sea el caso. Las predicciones teóricas también sugieren que el hidrógeno metálico líquido también podría ser un superconductor a temperatura ambiente.

El estudio se detalla en la edición del 7 de enero de la revista Nature.

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Suplemento De Vídeo: El Misterio del Hidrógeno Metálico.




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