Come rivela la rivista scientifica “ Science”, per la prima volta i fisici dell' Università di Harvard hanno trasformato l' idrogeno in metallo. E' stata così dimostrata una tesi prevista già più di 80 anni fa dai fisici, vincendo un premio Nobel.

L'idrogeno, il più piccolo elemento della tavola periodica degli elementi con un solo protone e un elettrone per ogni atomo, è un gas che esiste normalmente sulla Terra a temperatura ambiente e alla pressione atmosferica sul livello del mare. Di solito, un atomo di idrogeno si lega con un altro per formare una molecola stabile, come nel caso dell' acqua (H2O). Queste molecole sono molto attive e occupano parecchio spazio, formando tipicamente un gas. E' raro trovare idrogeno libero nella nostra atmosfera perché pesa così poco che la gravità terrestre non lo trattiene.

E' però possibile modificare lo stato di qualsiasi elemento accelerando o rallentando il moto delle molecole, o dando loro più o meno spazio per muoversi. Più è bassa la temperatura, più lentamente le molecole si muovono. In questo caso, i ricercatori hanno rallentato il moto delle molecole fino al punto in cui si muovevano a malapena, cioè vicino al massimo raffreddamento possibile di 5,5 gradi Kelvin (-267,650 ° C) noto come 0 assoluto. A quel punto, le molecole di idrogeno si organizzano in una struttura reticolare. Quindi hanno compresso  le molecole insieme a 495 Gigapascal, che è quasi 5 milioni di volte la pressione presente al livello del mare.

Quando molecole di idrogeno super-raffreddate sono molto vicine tra loro, accade qualcosa di strano. "Alla fine le molecole sono così vicine tra di loro che non si distingue più se due atomi in una molecola sono in quella stessa molecola o in quella adiacente," dice Isaac Silvera, l'autore del libro pubblicato (Paywall) il 26 gennaio scorso sulla rivista Science. Invece di avere molecole separate nel reticolo, gli atomi formano una massa strettamente legata condividendo i loro elettroni, proprio come un metallo.

Il team di ricerca ha anche testato le caratteristiche metalliche dell' idrogeno con lampi di luce sul campione, misurando come riflette. Anche se non possono dire se l'idrogeno freddo così condensato è liquido o solido, fasci laser di bassa energia sono rimbalzati all' indietro come gli scienziati si aspettavano nel caso la superficie fosse quella di un metallo

Per rendere l' idrogeno metallico, Silvera e il suo collega, Ranga Dias, hanno utilizzato un apparecchio chiamato “cella di incudine di diamante” che, come suggerisce il nome, utilizza diamanti per applicare una pressione sui campioni chimici. "I diamanti sono il materiale più duro che conosciamo" dice Silvera. Essi possono sopportare una enorme pressione e sono trasparenti alla luce e ai raggi X. In questo caso, hanno usato diamanti sintetici, che non hanno nessuna impurità. Essi inoltre sono stati rivestiti con un sottile strato di ossido di alluminio per evitare che le molecole di idrogeno si possano infiltrare nelle gemme.

Superconduttività

I metalli - come il rame che si trova nei conduttori elettrici - possono condurre l'elettricità, ma parte dell'energia trasportata viene persa in calore ( si pensi a come una lampadina con filamento è calda al tatto). I superconduttori possono trasportare elettricità senza perdere molta energia, ma finora hanno operato a temperature molto basse che li rende poco pratici, poiché mantenere i materiali a quella bassissima temperatura richiede molta energia. Nel prossimo futuro, Silvera prevede di condurre ricerche per capire se l'idrogeno metallico è un superconduttore a temperatura ambiente.