Sapere Scienza

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Ottenuto per la prima volta idrogeno solido?

30 Gennaio 2017

A ottant'anni dalla previsione teorica della sua esistenza, un gruppo di fisici annuncia di aver ottenuto l'idrogeno metallico, una misteriosa forma di questo elemento capace di condurre elettricità senza alcuna resistenza a temperatura ambiente (ovvero, di essere un superconduttore).

Gli scienziati da tempo asopettano che l'idrogeno possa esistere in forma metallica in alcune parti dell'Universo ma è la prima volta che viene creato idrogeno metallico sulla Terra e il materiale ottenuto è anche più bizzarro e affascinante di quanto gli studiosi immaginassero.

 

Metallo o non metallo?

"E' il Sacro Graal della fisica delle alte pressioni" ha dichiarato Isaac F. Silvera della Harvard Universisty, autore principale dello studio pubblicato sulla rivista Science. Chi ha anche solo qualche riminiscenza scolastica in fatto di chimica ricorderà che gli elementi della tavola periodica si dividono in metalli e non metalli. I metalli, tra le altre proprietà, sono lucidi, sono buoni conduttori e solitamente solidi a temperatura ambiente. I non metalli, invece, sono cattivi conduttori di elettricità e hanno un aspetto opaco. L'idrogeno è un non metallo.

Nel 1935 i ricercatori predissero che questo elemento, così comune e studiato, ha un atomo che è capace di legarsi così strettamente ad altri atomi che avrebbe potuto diventare un vero e proprio metallo sotto determinate condizioni. Condizioni che però sono molto difficili da raggiungere e che riguardano una elevatissima pressione e una temperatura estremamente bassa. Da oltre 80 anni si prova a realizzare questa ipotesi teorica ma senza successo.

 

Ora, sembra che, effettivamente, sia stato ottenuto idrogeno metallico. Silvera e colleghi hanno cercato per 45 anni di creare idrogeno metallico. Ora, avrebbero creato un campione di idrogeno metallico intrappolando idrogeno in una piccola teca di diamante e sottoponendo il tutto a una pressione e temperatura estrema: -267,65 gradi centigradi e 495 GPa di pressione (pari a circa 20 volte quella prevista nella teoria). Il piccolissimo campione ottenuto ha uno spessore tra gli 1 e gli 1,5 micron e un diametro di 10 micron.

Il team ha assistito al progressivo cambiamento dell'aspetto dell'idrogeno e misure spettroscopiche (tra cui la riflettività) hanno permesso di verificare che quello che era stato creato era proprio idrogeno metallico. In orgine c'era il gas standard (H2) e questo gas si era trasformato in un metallo atomico, come si vede nell'immagine sotto. 

 

 

Liquido o metallo?

Secondo la teoria, l'idrogeno metallico potrebbe essere un liquido o un solido. Finora, Silvera e il suo team sostengono che l'idrogeno ottenuto sia allo stato solido, ma stanno eseguendo misure più dettagliate per verificare la loro ipotesi. Inoltre, dovrà anche essere verificato che il campione si comporti effettivamente da superconduttore a temperatura ambiente. Non esistono poi ancora certezze sulla stabilità di questo tipo di idrogeno, anche se Silvera e collghi ritengono che sia probabile che l'idrogeno metallico sia metastabile, ossia che anche se si smette di esercitare quella enorme pressione resti in forma metallica.

 

Superconduttore e... superpropellente

Se gli scienziati dovessero effettivamente confermare la superconduttività a temperatura ambiente, sarebbe una grandissima notizia. Si potrebbero infatti creare linee elettriche che non disperdono elettricità, come invece attualmente avviene: si stima infatti che le griglie attuali perdano circa il 15 per cento di energia elettrica sotto forma di calore (a causa della resistenza dei materiali impiegati). Inoltre, il materiale potrebbe essere il più potente propellente mai scoperto, con una incredibile capacità di immagazzinare energia eventualmente impiegabile per viaggi spaziali verso mondi lontani.

 

[Immagini: credit Silvera]

copertina   marzo-aprile 2018

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