Un fluido cuántico de hidrógeno metálico sugerido por los cálculos de los primeros principios

Área de la Ciencia:

• Física de la materia condensada Física de la materia condensada
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• La mecánica cuántica es la mecánica cuántica.

Sus antecedentes:

• Los modelos teóricos sugieren que el hidrógeno comprimido puede formar un fluido metálico inusual o estados líquidos.
• La existencia de estos estados depende de un máximo en la temperatura de fusión frente a la curva de presión.
• Los datos experimentales anteriores sobre la línea de fusión de hidrógeno hasta 44 GPa arrojaron resultados controvertidos.

Objetivo del estudio:

• Establecer teóricamente la línea de fusión del hidrógeno hasta 200 GPa.
• Para investigar las transiciones de fase del hidrógeno bajo condiciones de presión extrema.

Principales métodos:

• Se emplearon cálculos ab initio para modelar el comportamiento del hidrógeno.
• El estudio se centró en el establecimiento de la línea de fusión de hidrógeno a altas presiones.

Principales resultados:

• Se predijo una disminución en la línea de fusión del hidrógeno por encima de 90 GPa.
• Esto indica que el hidrógeno molecular sólido se transforma en un fluido cuántico de baja temperatura antes de convertirse en un cristal monoatómico.

Conclusiones:

• Los hallazgos sugieren un nuevo diagrama de fase a baja temperatura para el hidrógeno y sus isótopos.
• Estas fases predichas tienen analogías con el Helio-3 y el Helio-4 pero con propiedades distintas debido a las interacciones de Coulomb y las relaciones de masa.