Reeds lang voorspelde metallische vorm van waterstof is gevonden Een van de belangrijkste doelen bij hoge druk-experimenten in de fysica is het maken van metallisch waterstof. Deze al in 1935 door Eugene Wigner voorspelde fase van waterstof zou qua s...

De onderzoekers sloten een 0,5 mm dikke film van vloeibare waterstof op tussen twee plaatjes saffier (aluminiumoxide). Vervolgens werd een metalen cilindertje met behulp van een 18 meter lang gaskanon met snelheden van 5,6 tot 7,3 km per seconde tegen het houdertje met waterstof geschoten. Door de schok werd de vloeistof samengeperst tot drukken die opliepen tot 1,8 miljoen atmosfeer. Een miljoenste seconde lang was de dichtheid van de waterstof negen maal zo groot als normaal.

De beste manier om het metallische karakter van waterstof aan de tonen is door het meten van de elektrische weerstand. Vloeibare waterstof is onder normale omstandigheden een isolator: een stof die géén elektriciteit geleidt. Maar tijdens de kortstondige compressies bleek de elektrische weerstand af te nemen: van ongeveer 1 ohm bij een druk van 0,9 miljoen atmosfeer tot 0,0005 ohm bij een druk van 1,4 miljoen atmosfeer. Bij verdere verhoging van de druk, tot 1,8 miljoen atmosfeer, bleef de weerstand gelijk (Physical Review Letters, 11 mrt).

De vloeistof is bij drukken boven 1,4 Mbar een even goede geleider als metalen zoals cesium en rubidium in vloeibare vorm: de vloeibare waterstof gedraagt zich dan als een metaal. Dit is in overeenstemming met de theorie dat vloeistoffen metallisch worden wanneer de gemiddelde vrije weglengte van de elektronen gelijk wordt aan de gemiddelde afstand tussen de atomen of moleculen waarvan die elektronen afkomstig zijn. De druk waarbij waterstof metallisch wordt blijkt af te hangen van de temperatuur. Bij 3.000 K is die druk 1,4 miljoen atmosfeer, maar bij 400 K waarschijnlijk 2,5 miljoen atmosfeer.

Inzicht in het elektrische geleidingsvermogen van vloeibare waterstof is niet alleen theoretisch interessant, maar ook van belang voor het onderzoek aan de krachtige magnetische velden van Jupiter en Saturnus. Die velden worden veroorzaakt door stromingen in een mantel van geleidende vloeibare waterstof bij drukken van miljoenen atmosfeer en temperaturen van enkele duizenden graden. Deze stromingen fungeren als een soort zichzelf bekrachtigende dynamo, maar hoe die nu precies werkt weet men nog niet.