Kul-och-stick modell av vätesulfid. Kredit:allmän egendom
Väte existerar som en gasformig förening av två väteatomer (H 2 ). Under normala laboratorieförhållanden, H 2 förekommer i varianterna "ortoväte" och "paraväte". Tills nu, det har varit oklart hur dessa varianter beter sig under mycket högt tryck. Forskare vid University of Bayreuth har nu hittat svaret. Både orto- och para-väte blir instabila under högt tryck och upphör att existera som särskiljbara tillstånd. Forskningsresultaten som presenteras i Naturkommunikation utöka vår fysiska förståelse av grundläggande kvantmekaniska processer.
De två tillstånden av molekylärt väte, orto- och paraväte, är kända inom forskningen som spin-isomerer. De har samma kemiska struktur, men skiljer sig i hur kärnorna i "tvillingatomerna" är kopplade i ett H 2 molekyler relaterar till varandra när det gäller deras rörelsemängd. Detta resulterar i olika fysikaliska egenskaper hos spinisomererna, till exempel skillnader i elektrisk och värmeledningsförmåga. Frågan om spinnisomerer samexisterar under mycket höga tryck är av stort intresse för planetarisk forskning och även för grunderna inom kvantmekaniken. Gasjättar som Jupiter innehåller stora mängder gasformigt väte. På dessa planeter, den H 2 molekyler utsätts för ett kompressionstryck som är många hundra gånger högre än det som finns i jordens atmosfär.
"Om de två spin-isomererna var jämnt fördelade i gasjättar, viktiga slutsatser om dessa planeters magnetfält och deras stabilitet kunde härledas. Dock, i vår studie har vi nu för första gången lyckats visa att orto- och para-väte destabiliseras av extremt högt kompressionstryck. Deras respektive karakteristiska egenskaper går förlorade vid cirka 70 gigapascal. Dessa bevis kan avsevärt utöka vår förståelse av kvantmekaniska processer, säger första författaren och fysikern Dr. Thomas Meier från University of Bayreuth.
