L'hydrogène existe sous la forme d'un composé gazeux de deux atomes d'hydrogène (H 2 ). Dans des conditions normales de laboratoire, H 2 apparaît dans les variantes "ortho hydrogène" et "para hydrogène". Jusqu'à maintenant, on ne sait pas comment ces variantes se comportent sous très haute pression. Des chercheurs de l'Université de Bayreuth ont maintenant trouvé la réponse. L'ortho- et le para-hydrogène deviennent instables sous haute pression et cessent d'exister en tant qu'états distinguables. Les résultats de la recherche présentés dans Communication Nature étendre notre compréhension physique des processus fondamentaux de la mécanique quantique.

Les deux états de l'hydrogène moléculaire, ortho et para hydrogène, sont connus dans la recherche sous le nom d'isomères de spin. Ils ont la même structure chimique, mais diffèrent par la façon dont les noyaux des "atomes jumeaux" connectés en H 2 molécules se rapportent les unes aux autres en termes de moment cinétique. Il en résulte des propriétés physiques différentes des isomères de spin, par exemple des différences de conductivité électrique et thermique. La question de savoir si les isomères de spin coexistent sous de très hautes pressions est d'un grand intérêt pour la recherche planétaire et aussi pour les fondamentaux de la mécanique quantique. Les géantes gazeuses telles que Jupiter contiennent de grandes quantités d'hydrogène gazeux. Dans ces planètes, le H 2 les molécules sont soumises à une pression de compression plusieurs centaines de fois supérieure à celle trouvée dans l'atmosphère terrestre.

"Si les deux isomères de spin étaient répartis uniformément dans les géantes gazeuses, des conclusions importantes sur les champs magnétiques de ces planètes et leur stabilité pourraient être tirées. Cependant, dans notre étude, nous avons maintenant réussi pour la première fois à démontrer que l'ortho- et le para-hydrogène sont déstabilisés par une pression de compression extrêmement élevée. Leurs propriétés caractéristiques respectives se perdent vers 70 gigapascals. Cette preuve peut considérablement élargir notre compréhension des processus de mécanique quantique, " dit le premier auteur et physicien Dr. Thomas Meier de l'Université de Bayreuth.