Yüksek Basınç, Hidrojen Varyantlarının Bozulmasına Neden Oldu
Fotoğraf: Hidrojen sülfürün top ve çubuk modeli.
Hidrojen, iki hidrojen atomundan (H2) oluşan gaz halindeki bir bileşik olarak doğada bulunur. Normal laboratuar koşulları altında, H2 “orto hidrojen” ve “para hidrojen” varyantlarında bulunur. Şimdiye kadar, bu varyantların çok yüksek basınç altında nasıl davrandığı belirsizdi. Bayreuth Üniversitesi’ndeki araştırmacılar bu belirsizliğin cevabı buldular. Hem orto-hem de para-hidrojen, yüksek basınç altında kararsız hale gelir ve ayırt edilebilir durumlar olarak varlığını durdurduğunu ispatladılar. Nature Communications’da sunulan bu araştırma sonuçları, temel kuantum mekaniksel süreçler hakkındaki fizik bilgilerimizi genişletebilir.
Moleküler hidrojenin iki durumu yani orto ve para hidrojen, araştırmalarda spin izomerleri olarak bilinir. Aynı kimyasal yapıya sahiptirler, ancak bir H2 molekülüne bağlı “ikiz atomlar” ın çekirdeklerinin açısal momentum açısından birbirleriyle ilişki kurma biçiminde farklılık gösterirler. Bu, spin izomerlerinin farklı fiziksel özellikleriyle, örneğin elektriksel ve termal iletkenlikte farklılıklar ile sonuçlanır. Spin izomerlerinin çok yüksek basınçlar altında bir arada bulunup bulunmadığı sorusu, gezegen araştırmaları ve ayrıca kuantum mekaniğinin temelleri için büyük ilgi görmektedir. Jüpiter gibi gaz bulutundan oluşan gezegenler büyük miktarlarda gaz halinde hidrojen içerir. Bu gezegenlerde, H2 molekülleri, Dünya atmosferinde bulunandan yüzlerce kez daha yüksek basınca maruz kalır.
Bayreuth Üniversitesi’nden fizikçi ve yazar olan Dr. Thomas Meier : “Eğer iki spin izomeri gaz bulutundan oluşan gezegenler için eşit olarak dağılmışsa, bu gezegenlerin manyetik alanları ve stabiliteleri hakkında önemli sonuçlar elde edilebilir. Bununla birlikte, çalışmamızda, Orto – ve para-hidrojenin son derece yüksek sıkıştırma basıncı ile kararsız hale geldiğini ilk kez göstermeyi başardık. Kendi karakteristik özellikleri yaklaşık 70 gigapaskalda kayboldu. Bu kanıt, kuantum mekanik süreçler hakkındaki anlayışımızı önemli ölçüde genişletebilir.” dedi.
Kaynak: phys.org
