Was ist metallischer Wasserstoff?

Metallischer Wasserstoff ist eine Art überkomprimierter Wasserstoff, der in den Kernen von Gasriesen und Sternen vorkommt. Da Wasserstoff die Alkalimetallsäule des Periodensystems übersteigt, ist es seit einiger Zeit bekannt, dass es möglicherweise ein Metall ist, jedoch nur unter extremen Drücken. Metallischer Wasserstoff wird so stark zerkleinert, dass die Atomkerne nur durch eine dichte Elektronensuppe getrennt sind, die zwischen ihnen fließt. Es ist jedoch wesentlich weniger dicht als Neutronium, wo die Elektronen mit den Protonen in Wasserstoff zu Neutronen verschmelzen. Wie alle Metalle ist dieses leitend und benötigt elektrischen Strom, um das Vorhandensein von Metallisierung zu messen.

Dieses Material wurde erst 1996 im Lawrence Livermore National Laboratory unter Laborbedingungen synthetisiert. Es bestand nur für etwa eine Mikrosekunde und erforderte Temperaturen von Tausenden von Grad und Druck von über einer Million Atmosphären, um dies zu erreichen. Dies war eine Überraschung, da vorher angenommen wurde, dass fester (sehr kalter) Wasserstoff erforderlich ist, um metallischen Wasserstoff zu erzeugen. In früheren Experimenten wurde fester Wasserstoff Drücken von bis zu 2,5 Millionen Atmosphären ausgesetzt, ohne dass eine nachweisbare Metallisierung auftrat. Daher wurde das Experiment mit der Verdichtung von heißem Wasserstoff durchgeführt, um andere Eigenschaften des Materials zu messen, nicht mit der Absicht, metallischen Wasserstoff zu erzeugen. Trotzdem wurde es so gemacht.

Obwohl der im Lawrence Livermore National Laboratory produzierte metallische Wasserstoff fest war, wurde vermutet, dass es möglich sein könnte, eine flüssige Version zu erzeugen, wenn noch höhere Drücke, etwa 4 Millionen Atmosphären, verwendet werden. Berechnungen haben auch ergeben, dass dieses Material bei Raumtemperatur ein Supraleiter sein könnte, obwohl diese Eigenschaft für praktische Zwecke etwas nutzlos wäre, da die Kosten für das Komprimieren von etwas auf über eine Million Atmosphären über einen längeren Zeitraum viel höher sind als für das Abkühlen von etwas gegen den absoluten Nullpunkt. Es besteht jedoch eine geringe Wahrscheinlichkeit, dass metastabiler metallischer Wasserstoff möglich ist - dh einer, der seine Phase beibehält, selbst wenn der Druck entfernt wird.

Es wird vermutet, dass metallischer Wasserstoff in den Kernen der größeren Gasriesen unseres Sonnensystems vorhanden ist: Jupiter und Saturn sowie eine Wasserstoffhülle in der Nähe des Sonnenkerns.