Hasta donde yo sé, el hidrógeno metálico y el plasma parecen compartir algunas propiedades comunes, por ejemplo: conducen la electricidad, los núcleos comparten electrones, las altas temperaturas...
Entonces mi pregunta es, ¿el hidrógeno metálico es de hecho un estado de plasma de hidrógeno? Si no, ¿cuál es la diferencia entre el hidrógeno metálico y el plasma de hidrógeno?
La principal diferencia es que los electrones en el hidrógeno metálico están casi completamente degenerados.
Los electrones degenerados no se pueden dispersar disipativamente y conducen a las características "metálicas" de conductividad eléctrica y térmica extremadamente alta.
En primer lugar, para producir hidrógeno metálico, debe asegurarse de que la energía cinética de los electrones en la energía de Fermi del sistema sea mucho mayor que . Para un gas de hidrógeno puro y una degeneración no relativista, esto conduce a
Esto significa que se requieren densidades de electrones muy altas o temperaturas bajas.
El "hidrógeno metálico" puede existir como un fluido o un sólido. En el hidrógeno metálico líquido, tanto los protones como los electrones son "libres". Para producir un sólido se requiere que la relación de la energía de Coulomb de los protones sea mucho mayor que para que se "congelen" en una red cristalina. Esto, a su vez, es un requisito que requiere densidades aún más altas o incluso temperaturas más bajas. Por lo tanto, en estas condiciones, los electrones están completamente degenerados,
En el hidrógeno metálico, los protones comparten una ubicación aproximadamente fija entre sí: energéticamente, una red es más favorable que un estado aleatorio. Debido a esto, la sustancia no es un plasma; en un plasma, las cargas positivas y negativas fluyen libremente.
El hidrógeno metálico solo existe a temperaturas muy bajas y presiones muy altas. De acuerdo con el diagrama de fase aquí , presiones superiores a 2 Mbar, temperaturas inferiores a 100 K (observe la línea punteada: esta es una región muy borrosa del diagrama de fase).