CRONACA

Più semplice di così

Image of hydrogenCRONACA – Un protone, un elettrone o due, l’idrogeno è l’elemento più abbondante e banale che ci sia nell’universo. Non dovrebbe riservare sorprese, invece si prova a dissociarlo in fase metallica e atomica da quando lo prevede una teoria del 1935.

A fine secolo la teoria veniva smentita, tutto da rifare. All’università Cornell, ci ripensavano due pesi massimi: prima il fisico Neil Ashcroft, che aveva teorizzato un idrogeno superfluido sul finire degli anni Sessanta, e poi il chimico teorico Roald Hoffmann. Entrambi emeriti, ma con giovani post-doc come l’intrepida Vanessa Labet, Paulina Gonzales-Morelo et al., hanno provato a torturare (teoricamente) quell’idrogeno, da solo e con altri elementi, in un’incudine a diamanti,  sotto pressioni di centinaia, addirittura migliaia di gigapascal, come al centro di Giove.

Oltre a pubblicare modelli di previsione, hanno scritto un romanzo a puntate “A fresh look at dense hydrogen under pressure” letto con interesse da astrofisici, fisici della materia condensata,  quelli della materia tout court per via dei superconduttori, quelli dell’energia perché l’idrogeno metallico – se stabile, un grosso se – sarebbe un carburante compatto, leggero, l’ideale per missioni e stazioni spaziali.

Due anni fa, Ivan Trojan e Mikhail Eremets, del Max Planck di Magonza, ottenevano idrogeno metallico, con soltanto qualche traccia, forse, di “fluido quantistico” o superfluido, il che per certi versi smentiva la previsione di emeriti e post-doc. Ma i risultati dell’esperimento erano incerti, a quelle pressioni parte dell’idrogeno s’infiltra nei diamanti della morsa e li screpola. A volte li sbriciola come pavesini. I laser non fanno più vedere che fine ha fatto l’idrogeno (già è poco, qualche decina di micrometro cubo), bisogna calcolarlo.

I calcoli dipendono dalla teoria e quelli appena usciti sulla Physical Review Be sui PNAS non concordano con i dati di Trojan ed Eremets, e nemmeno con la simulazione pubblicata a giugno su Nature Communications. La demarcazione tra metallo e fluido sarebbe più sfumata di quella rilevabile dagli strumenti del Max Planck. Quest’estate, Roald Hoffmann prepara la prossima puntata del romanzo.

Ma non doveva andare in pensione e scrivere poesie? Sì, certo, ma da piccolo s’era innamorato di una molecola dalla “semplicità ingannevole” e il primo amore

Credito Immagine: Jurii, Wikimedia commons

12 Commenti

  1. in un’incudine a diamanti, sotto pressioni di centinaia, addirittura migliaia di gigapascal, come al centro di Giove.
    _____________________________________________________________________________Il metodo scientifico ” semplice” non ci dà la certezza che al centro di Giove ci siano prorio …”migliaia di gigapascal, ” Occorrerebbe incrociarlo con un altro metodo sperimentale o da calcoli teorici da teoria supercollaudata.
    La mia preparazione a “quella Fisica,” non mi consente di giudicare o di confermare o confutare.
    Ma mi tormenta.
    Potrebbe , per esempio, essere più alta la temperatura interna di Giove, e più basse le pressioni.
    O no ?
    Il dubbio ci suggerisce di alzare la temperatura dell’incudine di diamanti, fino a quando si può, e osservare quel che succede..

  2. Mi scuso cara Custode, ma la mia ignoranza non mi permette di comprendere cosa sia una pycno nuclear fusion che avverrebbe, forse, in uno stato di estrema pressione e non estrema T dell’idrogeno (da un suo link). Se non é troppo o.t., mi potrebbe chiarire? Saluti.

  3. Il primo paragrafo é incomprensibile!!!
    E gli altri sono sconnessi
    ma chi l’ha scritto qs post?

  4. Provo a rispondere, semmai il lettore Leopoldomi corregge quando torna dalle ferie…

    @Robo
    è la fusione tipica delle nane bianche quando il gas è passato alla fase di liquido e poi di solido (cristallino). Alla fine della vita della stella, raggiunge una densità (pyknos = denso) altissima (quintalate a cm3) che aumenta l’energia degli elettroni (“degenerano”, vale la distribuzione di Fermi-Dirac) nel reticolo cristallino finché gli ioni idrogeno ( o elio o carbonio) riescono ad attraversare la barriera di Coulomb.

    @domm
    nel caso di Giove, le stime derivate da osservazioni e teoria variano da 3 a 5 mila gigapascal e da 20 a 30 mila K, mi sembra. Difficili da riprodurre in laboratorio. L’idea è di usare un’incudine da 400-500 gigapascal con laser fino a 7 mila K per vedere se a temperature molto più basse l’idrogeno diventa un “metallo liquido” – come prevedeva Neil Ashcroft.

    “più alta la temperatura interna… più basse le pressioni”: non tutti i pianeti gassosi sono uguali per composizione, dimensione, orbita, gravità ecc. Restando su Giove – elio, idrogeno e poco altro – più si scende e più il gas diventa denso e caldo.

    @Cesara Pavone
    trova il nome dell’autrice sotto il titolo.

  5. L’idrogeno solido non si potrà mai portare in uno stato metallico per il semplice fatto che a differenza di tutti gli altri elementi non possiede una simmetria.
    L’idrogeno probabilmente potrebbe diventare un superconduttore a qualsiasi temperatura,ma l’energia necessaria per stabilizzarlo e trasformarlo in superconduttore sarebbe la stessa che è in grado di trasportare.

  6. @Fiorenzo
    No so, Roald Hoffmann dice che ci sono molte simmetrie! E in certe stelle l’assorbimento nelle linee spettrali indica idrogeno metallico, a quanto pare resta da capire in quale forma.

    Sulla stabilizzazione, ci sono ricerche NASA e DOE in corso, per ora quello che ho visto mi sembra molto astratto.

  7. Grazie per essersi ispirata ad un mio post ed aver scritto questo interessante articolo. Ammetto di non comprenderlo appieno. Mi chiedevo se possiamo, sulla crosta di questo nostro pianeta, continuare a considerare ancora l’idrogeno come un non metallo o dobbiamo correre a correggere tutti i libri di scuola e relative tavole periodiche per aggiungerlo al gruppo degli alcalini (suppongo).
    g

  8. Mi scusi non avevo letto la data di questo articolo, pensavo fosse recente… Mi posso dare un dislike das solo?
    g

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