Højt tryk får brintvarianter til at kollapse

Hydrogen eksisterer som en gasformig forbindelse af to brintatomer (H ₂ ). Under normale laboratorieforhold, H ₂ forekommer i varianterne "orthobrinte" og "parabrinte". Indtil nu, det har været uklart, hvordan disse varianter opfører sig under meget højt tryk. Forskere ved University of Bayreuth har nu fundet svaret. Både ortho- og para-hydrogen bliver ustabile under højt tryk og ophører med at eksistere som skelnelige tilstande. Forskningsresultaterne præsenteret i Naturkommunikation udvide vores fysiske forståelse af grundlæggende kvantemekaniske processer.

De to tilstande af molekylært hydrogen, ortho og para hydrogen, er kendt i forskningen som spin-isomerer. De har den samme kemiske struktur, men adskiller sig i den måde, hvorpå kernerne i "tvillingatomerne" er forbundet i et H ₂ molekyle forholder sig til hinanden med hensyn til deres vinkelmoment. Dette resulterer i forskellige fysiske egenskaber ved spin -isomerer, for eksempel forskelle i elektrisk og termisk ledningsevne. Spørgsmålet om, hvorvidt spin -isomerer sameksisterer under meget høje pres, er af stor interesse for planetarisk forskning og også for kvantemekanikkens fundamentale. Gasgiganter som Jupiter indeholder store mængder gasformigt brint. På disse planeter, den H ₂ molekyler udsættes for et kompressionstryk mange hundrede gange højere end det, der findes i jordens atmosfære.

"Hvis de to spin-isomerer blev fordelt ensartet i gasgiganter, vigtige konklusioner om magnetiske felter på disse planeter og deres stabilitet kunne udledes. Imidlertid, i vores undersøgelse er det nu lykkedes for første gang at påvise, at ortho- og para-brint destabiliseres af ekstremt højt kompressionstryk. Deres respektive karakteristiske egenskaber går tabt ved omkring 70 gigapascal. Dette bevis kan udvide vores forståelse af kvantemekaniske processer betydeligt, " siger førsteforfatter og fysiker Dr. Thomas Meier fra University of Bayreuth.