Wat is metaalwaterstof?
Metallische waterstof is een soort supergecomprimeerde waterstof die wordt aangetroffen in de kernen van gasreuzen en sterren. Omdat waterstof boven de alkalimetaalkolom van het Periodiek Systeem staat, is het al een tijdje bekend dat het een metaal kan zijn, maar alleen onder extreme druk. Metallische waterstof wordt zo dicht verbrijzeld dat de atoomkernen alleen worden gescheiden door een dichte elektronensoep die ertussen stroomt. Het is echter aanzienlijk minder dicht dan neutronium, waarbij de elektronen samenvloeien met de protonen in waterstof om neutronen te maken. Zoals alle metalen is deze geleidend en vereist een elektrische stroom om de aanwezigheid van metallisatie te meten.
Dit materiaal werd pas in 1996 onder laboratoriumomstandigheden gesynthetiseerd in het Lawrence Livermore National Laboratory. Het bestond slechts ongeveer een microseconde en vereiste temperaturen van duizenden graden en een druk van meer dan een miljoen atmosfeer. Dit was een verrassing, omdat eerder werd gedacht dat vaste (zeer koude) waterstof vereist was om metallische waterstof te produceren. Eerdere experimenten ondergingen vaste waterstof tot een druk van maximaal 2,5 miljoen atmosfeer, zonder de aanwezigheid van enige detecteerbare metallisatie, dus het experiment met het comprimeren van hete waterstof was opgezet om andere eigenschappen van het materiaal te meten, niet met de bedoeling metallische waterstof te produceren. Toch is het zo gemaakt.
Hoewel de metallische waterstof geproduceerd in het Lawrence Livermore National Laboratory solide was, is de theorie dat het mogelijk zou kunnen zijn om een vloeibare versie te maken, als er nog grotere drukken, ongeveer 4 miljoen atmosfeer, worden gebruikt. Berekeningen hebben ook bepaald dat dit materiaal bij kamertemperatuur een supergeleider kan zijn, hoewel deze eigenschap voor praktische doeleinden enigszins nutteloos zou zijn, omdat de kosten om iets voor meer dan een miljoen atmosfeer voor langere tijd te comprimeren veel groter zijn dan iets af te koelen tot bijna absolute nul. Er is echter een kleine kans dat metastabiele metallische waterstof mogelijk is - dat wil zeggen een die zijn fase behoudt, zelfs wanneer de druk wordt verwijderd.
Er wordt gedacht dat metallische waterstof voorkomt in de kernen van de grotere gasreuzen in ons zonnestelsel: Jupiter en Saturn, evenals een waterstofmantel in de buurt van de kern van de zon.