Después de 80 años de búsqueda, creen haber descubierto hidrógeno metálico

Los resultados que acababan de ser publicados ofrecen pruebas convincentes de que el hidrógeno se convierte en metal a presiones extremadamente altas. Pero, ¿es suficiente la investigación actual para convencer al resto de científicos de que existe hidrógeno metálico?

Los teóricos han predicho durante mucho tiempo que, a presiones muy altas (más de 4 millones de veces la presión de la atmósfera sobre la superficie terrestre), el hidrógeno debería existir como un metal, capaz de conducir la electricidad. Los investigadores han buscado incansablemente este material, a veces con dudosos resultados. Pero en los últimos años, investigadores en los Estados Unidos, Francia y Alemania han avanzado mucho a la hora de confinar y comprimir el hidrógeno para probar sus propiedades a altas presiones. Un nuevo artículo que explica cómo han encontrado la mayor prueba hasta ahora de la existencia del hidrógeno metálico, ha sido ya debidamente revisado y publicado, pero la búsqueda aún no ha terminado.

Cubrimos ya esta investigación el pasado junio. En resumen, el físico Eugene Paul Wigner predijo hace 80 años que, a medida que aumenta la presión, el hidrógeno debería convertirse en un material sólido y, finalmente, en un metal. Crear estas gigantescas presiones para confirmar la teoría es extremadamente difícil. El equipo detrás de esta nueva investigación, dirigida por un miembro de la Comisión de Energía Atómica de Francia, Paul Loubey, comprimió el hidrógeno usando un dispositivo llamado célula de yunque de diamante, y luego observó la muestra mediante radiación infrarroja en el sincrotrón SOLEIL de Francia.

A presiones superiores a 300 GPa, el hidrógeno se volvió sólido y opaco a la luz visible. A 425 GPa y 80 grados por encima del cero absoluto, el hidrógeno se volvió opaco a la luz infrarroja: es decir, comenzó a reflejar las longitudes de onda infrarrojas. Esto es una prueba inequívoca de que el hidrógeno había pasado de un estado sólido a un estado metálico.

Loubeyre le dijo a Gizmodo esta semana que invirtieron el proceso, realizando más mediciones después de aflojar la presión entre los diamantes para confirmar que el hidrógeno no se había filtrado entre sus puntas. La clave de sus resultados, dijo Loubeyre, estaba en dos cosas: primero, utilizaron un tipo relativamente nuevo de célula de yunque de diamante, llamada célula de yunque de diamante toroidal, cuyas puntas de diamante pueden soportar presiones más altas que las células de yunque de diamante tradicionales. Segundo, su experimento en SOLEIL combinó un microscopio con un espectrómetro capaz de medir la longitud de onda, permitiéndoles medir múltiples propiedades del hidrógeno simultáneamente en el diamante.

Esta semana, el equipo publicó la revisión de esa investigación en la revista Nature, una señal de que han resistido el escrutinio de sus compañeros. Los resultados son una prueba casi definitiva de la creación de hidrógeno metálico, según comentaba en Nature Serge Desgreniers, un físico de la Universidad de Ottawa que no participó en el paper.

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Pero anunciar un descubrimiento no es como encender un interruptor. Incluso ahora que el artículo ha pasado una revisión por pares, los científicos no afirman que hayan observado hidrógeno metálico, como así demuestra el título del artículo publicado, que solo dice que han visto evidencias de la “probable transición al hidrógeno metálico”. La limitación de su equipo en términos de sensibilidad significaba que no podían descartar la existencia de una pequeña banda prohibida (una pequeña cantidad de energía de entrada que es necesaria para convertir el material en un conductor), y si esa banda prohibida estaba realmente presente, entonces no podían demostrar la creación del metal todavía. Los investigadores han dicho que es poco probable que esa banda prohibida esté ahí, pero antes de anunciar el descubrimiento deben cubrir todas sus bases.

Zack Geballe, un investigador del Laboratorio de Geofísica de Carnegie que no participó en el estudio, le dijo a Gizmodo que este trabajo es un hito que conducirá a “una mayor exploración de las propiedades metálicas del hidrógeno y cualquier otra cosa que exista a mayor presión”.

Geballe también dijo que era hora de realizar mediciones eléctricas, literalmente colocando electrodos a cada lado del material y midiendo la corriente a través de él.