Un grup de cercetatori americani a reusit sa creeze pentru prima data in laborator hidrogenul metalic. Acesta ar putea revoutiona tehnologia viitorului, deoarece as trebui sa fie, conform teoriei, un material superconductor. Deasemenea, ar putea fi folosit drept combustibil in viitoarele rachete care exploreaza spatiul.

Hidrogenul este un element chimic din tabelul periodic al elementelor cu simbolul H și numărul atomic 1. Se prezinta sub forma unui gaz usor inflamabil, incolor, insipid, inodor, iar in natura se intalneste mai ales sub forma de molecula diatomica, H2. Avand masa atomica egala cu 1,00794 u.a.m. (unitati atomice de masa), hidrogenul este cel mai ușor element chimic din natura.

Iata insa ca, dupa ce in 1935 oamenii de stiinta au prevazut posibilitatea existentei hidrogenului metalic, un grup de cercetatori de la Universitatea Harvard, SUA, a reusit pentru prima data performanta de a-l genera in laborator.Profesorul Isaac Silvera, impreuna cu cercetatorul Ranga Dias, care are o bursa post-doctorala, au reusit sa supuna unei presiuni uriase hidrogenul molecular, transformandu-l intr-un metal lucios.

Practic, o cantitate de hidrogen molecular a fost adusa la o presiune de circa 495 de GPa (giga Pascali, adica 10 la puterea a 9a Pascali; un Pascal reprezinta o presiune care corespunde la aplicarea unei forte de 1 Newton pe metru patrat). Aceasta presiune este mai mare decat cea care se intalneste in centrul Pamantului! Cercetatorii au reusit sa genereze aceasta presiune extrema folosind diamante artificiale. Aceste diamante prelucrate in mod special au dat nastere dispozitivului denumit ”celule cu nicovale de diamant”. In aceasta celula hidrogenul molcular a fost supus la 4 milioane de atmosfere, transformandu-se din hidrogen molecular in hidrogen atomic, sub forma unui metal lucios. Detalii asupra experimentului si a rezultatelor au fost publicate in revista Science.

In prezent oamenii de știință vor începe să testeze noul material la presiuni normale și temperatura camerei, tinand cont ca acesta ar trebui să rămână sub formă metalică, odată ce condițiile speciale în care a fost creat dispar. Hidrogenul metalic ar trebui, conform teoriei, sa fie superconductor. Un material superconductor conduce electricitate fara pierderi. La ora actuala materialele superconductoare existente sunt in aceasta stare doar la temperaturi extrem de scazute. A avea un material superconductor la temperatura normala ar revolutiona tehnica si chiar si viata de zi cu zi. De exemplu hidrogenul metalic ar putea inlocui cablurile de distributie a electricitatii, prin care se pierde, prin disipare, aproximativ 15% din energia electrica.

Deasemenea, hidrogenul metalic superconductor ar putea fi folosit pentru a construi un sistem de transport pe baza levitatiei magnetice, cu trenuri de viteza foarte mare, care sa fie extrem de eficiente. O alta aplicatie ar putea fi in medicina, unde in cadrul rezonantei magnetice nucleare (RMN), aparatele trebuie racite cu heliu lichid ca sa ajunga in starea de superconductor necesara. Cu hidrogenul metalic s-ar putea construi noi aparate care sa functioneze la temperatura normala.

Deoarece materialele superconductoare nu au rezistenta electrica, s-ar putea construi acumulatoare de energie, deasemenea fara pierderi sau cu pierderi minime.

Hidrogenul metalic ar putea revolutiona si misiunile spatiale, fiind, cel putin din punct de vedere teoretic, un combustibil extrem de eficient. Rachete cu o singura treapta ar putea trasporta in spatiu mai multe materiale si ar putea ajunge mai departe decat rachetele actuale.

Care a fost insa cheia acestui succes? Diamantele folosite in dispozitivul ”celule cu nicovale de diamant” au fost tratate cu o procedura speciala care le împiedică să crape, o problemă care a afectat in mod dramatic experimentele similare din trecut. Silvera a găsit deci o metodă nouă pentru a tăia şi a şlefui diamantele, astfl incat să nu se spargă la presiunile uriase folosite in transformarea hidrrogenului molecular in hidrogen metalic.

Generarea hidrogenului metalic este un enorm rezultat stiintific. Ramane insa de vazut daca intr-adevar hidrogenul metalic generat ramane sub aceasta forma si la presiuni normale si care este cantitatea de metal pe care cercetatorii o pot realiza in laboratoare si cu ce costuri, pentru a vedea daca in viitor va putea fi utilizat in tehnologiile amintite anterior.

Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro