通过以令人难以置信的压力挤压地球上最轻的元素，科学家们揭示了一种全新的物质状态：V相氢。
被挤压的氢是一种物质状态的前身，该状态最早在 20 世纪 30 年代被提出，称为原子固态金属氢。当冷却到足够低的温度时，氢（在地球上通常以气体形式存在）可以变成固体；在足够高的压力下，当该元素固化时，它会变成金属。行星科学家认为木星的内部主要由这种物质构成。
因此，在如此高压下挤压氢时，物理学家们也得以一窥气体巨行星的内部大气层，那里的压力达到数百万个（地球）大气压。[基础，我亲爱的：你从未听说过的 8 种元素]
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挤压氢
在苏格兰爱丁堡大学，博士生 Philip Dalladay-Simpson 和他的同事 Ross Howie 和 Eugene Gregoryanz 将少量氢气放在两个金刚石砧座之间，并将压力调高至 384 吉帕斯卡，或每平方英寸 5500 万磅（psi）。相比之下，地球大气层在海平面为 100 千帕斯卡，或每平方英寸 15 磅。在木星上，大气层的重量在云顶以下约 10,000 英里（16,000 公里）处达到 2900 万 psi，模型表明，氢可能在那里以液态金属的形式存在。
在这种情况下，当压力达到 325 吉帕斯卡标记，或 4700 万 psi 时，氢变成了固体，原子形成层，在有序和混乱排列之间交替。科学家说，这是第一次有人在接近室温（约 300 开尔文，或约 80 华氏度）下看到这种形式的元素。
Dalladay-Simpson 告诉 Live Science 说：“这比以前的工作压力更高，温度也更高。” Dalladay-Simpson 说，液态氢在工业中通常在低温温度和几十个大气压的压力下制造，但还没有人将该元素冷却到足以使其固化的程度。[物理学中 9 个最大的未解之谜]
任何物质的沸点都倾向于随压力升高而升高（反之，当压力下降时则下降）。这就是为什么如果您住在丹佛，蛋糕粉的说明会不同——在较高海拔地区，水的沸点较低。对于氢气，只有在实验室（或气体巨行星内部）产生的巨大压力才会开始液化，并最终固化在非低温温度下的气体，例如地球表面的温度。
制造金属氢
2011 年，德国美因茨马克斯·普朗克化学研究所的一个科学家团队表示，他们已经制造出金属氢，但这一说法后来遭到其他科学家的质疑，并且从未得到完全证实。
Dalladay-Simpson 说，他的团队没有制造出金属，但他们已经非常接近了，并且在这个过程中发现了一种新的氢相。任何材料都以不同的相存在。虽然固体、液体和气体是熟悉的相，但在极端条件下还会出现其他相。
发生这种情况是因为挤压氢迫使各个原子聚集在一起。如果您只是冷却普通的氢气，其分子式为 H2，最终它会形成类似冰的固体，每个原子将与其他原子结合，但与其他原子对的结合强度不如与其他原子对的结合强度。“当我们使用压力时，我们迫使分子相互作用，”Dalladay-Simpson 说。压力使原子与其所有邻居聚集在一起，H2 键开始断裂。
为了测试氢的新形式，研究人员向其发射激光，并观察光波长的变化方式。这告诉了他们材料的新结构。
“这篇论文没有声称是金属状态，而是声称它是金属状态的前身，因为我们在实验中看到的与理论预测的固态金属氢的相似之处，”Howie 说，他现在是中国高压科学与技术先进研究中心的常驻科学家。
Dalladay-Simpson 说，研究人员表示他们不确定它是否是金属，因为他们无法测试电导率。金刚石砧座之间的间隙太小，以至于测试电导率的电极无法放入。
粉碎金刚石
为了确定氢是否呈金属状态（无需进行电导率测试），该团队需要达到更高的压力，至少达到 400 至 450 吉帕斯卡，科学家们说。
Dalladay-Simpson 说，这些压力可能会超过金刚石砧座的极限，金刚石砧座可能会破碎。在未来的实验运行中，该团队希望增加压力，看看砧座能承受多大的压力。
除了目前的装置外，其他技术不太适合氢。“氢在如此条件下难以容纳，因为它非常轻，因此它可以扩散到材料中，而且非常活泼，因此很容易形成化合物，”Howie 说。
Dalladay-Simpson 说他并没有气馁，并计划继续推进——或者说是挤压，正如它发生的那样。理论预测还表明，液态金属氢也可能是室温超导体。
该研究在 1 月 7 日出版的《自然》杂志上进行了详细介绍。
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