5 de Febrero de 2017
física

Hidrógeno metálico: unos dicen haberlo conseguido, otros lo dudan

A muchos investigadores les cuesta creer un artículo donde se dice que se ha comprimido el hidrógeno hasta el punto de que ha adquirido un estado metálico.

Posible imagen del hidrógeno en estado metálico [R. Dias/ F. Silvera].

Dos físicos dicen que han aplastado el hidrógeno bajo presiones tan inmensas que el gas se convirtió en un bruñido metal, lo que se viene persiguiendo desde hace más de 80 años.

Pero a otros investigadores esa afirmación les suscita serias dudas. No es la primera de su especie: la preceden muchos intentos fallidos.

Ranga Dias e Isaac Silvera, físicos de la Universidad Harvard, publicaron la descripción de sus resultados en el servidor de prepublicaciones ArXiv en octubre, e inmediatamente se suscitaron críticas. Una versión revisada por pares se publicó el 26 de enero en Science, pero los escépticos dicen que incluye poca información nueva.

Cinco expertos le han explicado al equipo de noticias de Nature que no se creen todavía el logro, que necesitan más pruebas. «No creo que el artículo sea convincente en absoluto», dice Paul Loubeyre, físico de la Comisión de Energía Atómica francesa.

Silvera y Dias dicen que querían publicar sus primeras observaciones antes de hacer nuevos ensayos con su frágil material.

La producción de hidrógeno metálico en el laboratorio viene siendo un sueño de los investigadores de las altas presiones desde 1935, fecha en que los teóricos predijeron su existencia. Comprimido a presión suficiente, el hidrógeno debería poder conducir electricidad, señal característica del estado metálico. Y según los teóricos, ese material tendría más propiedades exóticas: por ejemplo, sería superconductor (conduciría electricidad sin resistencia) a la temperatura ambiente.

La obtención de hidrógeno metálico permitiría estudiar la ciencia planetaria en el laboratorio: la teoría predice que los planetas del estilo de Júpiter, los planetas gaseosos gigantes, tienen hidrógeno metálico en sus núcleos, lo que quizá explique que puedan mantener un campo magnético planetario.

En los últimos años se han estado aplastando muestras diminutas de hidrógeno con yunques de diamante a presiones que superan las que hay en el centro de la Tierra. Son experimentos delicados, plagados de posibilidades de error. Los investigadores han visto el cambio del material de transparente a oscuro mientras se lo comprime, lo que da a entender que, a medida que se hacinan, los electrones empiezan a absorber fotones de luz visible. Pero nadie ha demostrado la existencia de hidrógeno metálico, bruñido, que reflejaría la luz. Un artículo de unos físicos del Instituto Max Planck de Química, en Maguncia, Alemania, movió a controversia en 2011. Mijail Eremets, que dirige el grupo, dice que su equipo no ha aportado todavía pruebas concluyentes.

Dias y Silvera sostienen que han podido comprimir su hidrógeno gaseoso a presiones mayores que las que se hayan conseguido antes. Para ello usaron una celda de yunques de diamante (dos diamantes que, punta contra punta, presionan la muestra) que se puede instalar dentro de un criostato, así que les fue posible enfriar el hidrógeno justo sobre el cero absoluto. Sostienen también que han dado con una forma mejor de pulir las puntas de sus diamantes para eliminar las irregularidades que podrían romperlos. Fueron entonces dándole vueltas al tornillo de los yunques hasta que llegaron a una presión de 495 millones de pascales, casi cinco millones de veces mayor que la presión atmosférica a nivel del mar.

«La muestra se convirtió de pronto en un material lustroso que reflejaba la luz y del cual solo se puede creer que es un metal», dice Silvera. Vista al microscopio, la muestra parecía bruñida y reflejaba la luz tal y como lo haría el hidrógeno metálico, dice.

 

 

Las fotos tomadas con microscopio muestran la transición del hidrógeno desde un gas transparente (izquierda), pasando por un estado molecular negro (centro), hasta una brillante forma metálica (derecha), dicen unos físicos de Harvard [R. Dias/ F. Silvera].

 

 

Otros investigadores no están convencidos. Dista de estar claro que el material brillante que ven los investigadores sea realmente hidrógeno, dice el geofísico Alexander Goncharov, de la Institución Carnegie para la Ciencia, en Washington DC. Ya había criticado antes los métodos del laboratorio de Silvera. Indica que el material brillante podría ser alúmina (óxido de aluminio), que recubre las puntas de los diamantes y puede que se comporte de forma diferente sometido a presión.

Loubeyre y otros piensan que Silvera y Das sobrestiman la presión que alcanzaron por haberse basado en una calibración imprecisa entre las vueltas del tornillo y la presión entre los yunques. Eugene Gregoryanz, físico de la Universidad de Edimburgo, añade que parte del problema reside en que los investigadores solo tomaron una medición detallada de su muestra cuando la presión era máxima; así resulta difícil ver cómo varió la presión durante el experimento.

«Si quieren resultar convincentes, tendrán que volver a hacer el experimento y medir de verdad cómo evoluciona la presión», afirma Loubeyre. «Entonces tendrán que mostrar que la alúmina no se convierte en ese rango de presiones en metálica».

Pero Silvera dice que solo quería que saliese la noticia antes de realizar las corroboraciones porque, afirma, estas romperían su precioso espécimen. «Queríamos publicar el hito logrado con esta muestra», dice. Para preservar el material, Dias y Silvera lo mantienen en el criostato. El laboratorio solo tiene dos, y el otro se está usando en otros experimentos, explica. «Ahora que se ha aceptado el artículo, vamos a hacer nuevos experimentos».

Pese al escepticismo, lo publicado por Science y la Universidad Harvard proclama con toda confianza que se ha creado hidrógeno metálico. «Es el santo grial de la física de altas presiones», declara Silvera en un comunicado de prensa de la Universidad Harvard. «Es la primera muestra de hidrógeno metálico que jamás haya habido sobre la Tierra».

Más información en Science y ArXiv.

Fuente: Nature/David Castelvecchi

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