Wenn Wasserstoff zum Metall wird

Cambridge (USA) - Bereits 1935 wurde theoretisch vorhergesagt, dass sich Wasserstoff unter hohem Druck zum Metall verwandeln lässt. Mit aufwendigen Hochdruckexperimenten rückten mehrere Forschergruppen diesem Phasenwechsel immer näher. Nun berichten zwei amerikanische Physiker in der Fachzeitschrift „Science“, dass sie tatsächlich metallischen Wasserstoff bei knapp dem fünfmillionenfachen Atmosphärendruck erzeugt haben. Das wäre nicht nur ein Erfolg der Grundlagenforschung. Denn Wasserstoff-Metall gilt als ein Kandidat für einen Supraleiter, der bereits bei Raumtemperatur Strom ohne Widerstand leiten könnte.

„Die Produktion von metallischen Wasserstoff war eine der großen Herausforderungen der Festkörperphysik“, schreiben Isaac Silvera und Ranga Dias von der Harvard University in Cambridge. Erst vor einem Jahr kamen Physiker im schottischen Edingburgh diesem Ziel schon sehr nahe, als sie bei 325 Gigapascal eine Vorstufe des metallischen Wasserstoffs erzeugten. Doch erst mit einer optimierten Diamantpresszelle konnten nun die Harvard-Forscher einen immensen Druck von 495 Gigapascal aufbauen, der sie zum Ziel führen sollte.

Zwischen zwei hochreine Industriediamanten setzten die Wissenschaftler eine kleine, mit Wasserstoff gefüllte Kammer. Tief abgekühlt auf -268 Grad Celsius erstarrte der molekulare Wasserstoff und konnte zunehmend stärkeren Drücken ausgesetzt werden. Dabei ging der molekulare Wasserstoff in atomaren Wasserstoff über. Ab 335 Gigapascal verdunkelte sich die vorher transparente Probe, die Vorstufe des metallischen Wasserstoffs war erreicht. Und bei 495 Gigapascal veränderte der Wasserstoff abermals sein Aussehen und reflektierte einfallendes Licht. Silvera und Dias ermittelten eine hohe Reflektivität von mehr als 90 Prozent. Diese Eigenschaft ist typisch für Metalle und kann daher als ein erster Beleg für die Synthese von metallischen Wasserstoff interpretiert werden.

Nun ist zu erwarten, dass andere Arbeitsgruppen die Synthese von Wasserstoff-Metall reproduzieren und damit bestätigen wollen. Denn noch sind viele zweifelnde Stimmen zum amerikanischen Wasserstoff-Experiment zu hören. Doch sollte die Synthese von metallischem Wasserstoff tatsächlich wiederholt werden können, ließen sich weitere, theoretisch vorhergesagte Eigenschaften dieses Materials überprüfen. So könnte dieses Metall auch ohne permanenten Druck und Tiefkühlung stabil bleiben. Und vielleicht zeigt Wasserstoff-Metall tatsächlich einen Weg zu einem Supraleiter bei Raumtemperatur auf.