Atomi di idrogeno ‘stellare’, isolati in laboratorio

L’idrogeno è l’elemento chimico che, nell’isotopo prozio, il più diffuso, si presenta con la struttura atomica più semplice in assoluto: un solo protone, un solo elettrone ed un solo neutrone.

E’ tuttavia anche l’elemento più abbondante nell’intero Universo.

L’idrogeno che conosciamo sulla Terra ha una molecola biatomica; formata, cioè, da due atomi, legati saldamente tra di loro.

L’atomo di idrogeno non può esistere, isolato, sul nostro pianeta, alle nostre condizioni fisiche, mentre costituisce l’interno dei grandi pianeti come Giove e Saturno e, in misura maggiore, del Sole.

Sezione dell’interno del pianeta Giove (da Wikipedia)

I ricercatori di tutto il mondo hanno cercato per anni, senza riuscirvi, di scindere questa

molecola e stabilizzare l’atomo di questo elemento che, allo ‘stato metallico’, lo stato in cui gli elettroni sarebbero liberi di circolare in tutta la massa gassosa, rappresenta il ‘Santo Graal’della Fisica.

Eppure si pensi che di questa forma atomica dell’idrogeno, che si ottiene solo a pressioni elevatissime, oltre 3 milioni di volte quella della nostra atmosfera, si era teorizzata l’esistenza addirittura 80 anni fa.

Gli scienziati di tutto il mondo hanno cercato per quattro decenni di confermare la teoria con esperimenti di laboratorio, finora senza alcun risultato.

Ora, alcuni scienziati sono riusciti a produrre una fase particolare dell’idrogeno mediante esperimenti di laboratorio.

In questo studio, condotto dai fisici dell’Università di Edimburgo, è stato fatto uso di una morsa di diamanti per comprimere le molecole di idrogeno, sottoponendole a enormi pressioni mentre i ricercatori analizzavano il loro comportamento.

Gli studiosi hanno scoperto così che, a pressioni pari a 3,25 milioni di volte quella dell’atmosfera terrestre, l’idrogeno è entrato in una fase solida del tutto nuova, chiamata ‘fase V’, iniziando a mostrare proprietà insolite e interessanti: le molecole si separavano in singoli atomi, mentre gli elettroni degli atomi cominciavano a comportarsi come quelli di un metallo.

Il team afferma che questa fase scoperta non è ancora la fase dell’idrogeno liquido, ma è soltanto l’inizio della separazione molecolare e per giungere allo stato atomico e metallico puro previsto dalla teoria sarebbero state necessarie pressioni ancora più grandi.

“Gli ultimi 30 anni di ricerca sulle alte pressioni hanno visto susseguirsi numerosi tentativi di produzione di idrogeno metallico in laboratorio, ma nessuno è riuscito ad ottenere il benchè minimo risultato”, dichiara Eugene Gregoryanz, della Scuola di Fisica e Astronomia presso l’Università di Edimburgo. “Il nostro studio presenta la prima prova sperimentale del comportamento teorizzato per l’idrogeno, anche se non ci si aspettava che le pressioni da applicare dovessero essere così elevate. La scoperta permetterà di sicuro di progredire nelle scienze planetarie e avrà senz’altro implicazioni positive per tutte le scienze fondamentali”.