2023.12.29 理科 「金属水素」とは何者か?
木星の内部構造を調べていて、上の図を見つけました。
(国立科学博物館のホームページより)
木星内部には「液体分子状の水素」「液体金属状の水素」が存在するとありますが、これらは一体何者でしょうか。
水素は通常気体ですが、水蒸気を冷却すると水や氷になるように液体や固体になることがあるのでしょうか。調べてみると、水素は沸点が-253℃、融点が-259℃ とあります。
これは「水素は1気圧で、-253℃で液体になり、-259℃で固体になる」ということです。
それでは、気圧を上げていくとどうなるのでしょうか。
下の図を見つけました。(スラッシュ水素研究所のHPより)
これを見ると、水素は絶対温度を15Kに固定して圧力を上げていくと、気体→液体→固体と状態変化することが分かります。
それでは、圧力をどんどん高くして超高圧状態にするとどうなるのでしょうか。
(KAKEN「超高圧力下の水素の金属化および超伝導研究」より)
(ウィキペディア「金属水素」より)
超高圧状態では、水素は固体金属状態、あるいは液体金属状態になると理論的に予想されている、ということです。
固体金属状態では、水素原子核(陽子)が格子状に整列し、その間を電子がウロウロしている。
液体金属状態では、陽子と電子が混じり合って液体化している。
そんなイメージでしょうか。