Como si estuvieses en el interior de una estrella

Algunos experimentos son realmente difíciles de llevar a cabo en la práctica. Para obtener una detallada comprensión del comportamiento del hidrógeno molecular (H₂), por ejemplo, tendríamos que producir tales altas presiones como las que tienen lugar en el interior del núcleo de planetas gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno o dentro de las estrellas. Si tales condiciones no pueden ser creadas, un método alternativo es simularlos en la computadora, pero el modelo tiene que ser preciso. Un grupo de investigadores del SISSA ha usado un modelo de simulación que es el de mayor precisión hasta la fecha, y han llevado a cabo un experimento para comprobar la hipótesis acerca del comportamiento del hidrógeno que ha dividido a la comunidad científica.

Los investigadores del SISSA han desarrollado un método de simulación a lo largo de diez años. Es una técnica altamente precisa basada en el método Monte Carlo cuántico, una familia de algoritmos normalmente limitada a pequeñas cantidades de partículas, que han desarrollado con el fin de considerar ahora una cantidad mayor de átomos, obteniendo así una situación casi realista. Los investigadores usaron dicha simulación para verificar la predicción Wigner-Huntington.

En 1935, Eugene Wigner y Hillard Bell Huntington conjeturaron que a muy altas presiones, cuando el hidrógeno hace la transición de la fase molecular a la fase atómica, cuando los átomos están tan cerca unos de otros que las estructuras moleculares no se pueden distinguir, el hidrógeno adquiere propiedades metálicas.

En años recientes, los intentos de verificar esta hipótesis tanto teóricamente como experimentalmente han dado lugar a resultados conflictivos con respecto a la presión requerida para conseguir la "metalización". La simulación, en la fase líquida, mostró que podríamos estar muy lejos de ser capaces de observar esta transición experimentalmente. De acuerdo con los descubrimientos obtenidos, la metalizción solo puede tener lugar a presiones de aproximadamente 500 gigapascales. Esto es un valor enorme, el cual solo tiene lugar en las capas más internas de planetas gaseosos y no puede ser llevado a cabo con el equipamiento experimental actualmente disponible.

Una detallada comprensión del diagrama de fase del hidrógeno no es importante solo para estudios en el campo de la astrofísica, sino también para aprender como se comporta este elemento y, por ejemplo, bajo qué condiciones se vuelve un superconductor.

Via SISSA