在美国国家点火装置（NIF）试验室中，小小测验室里的氢样品正承受着巨大的压力。压力是如此巨大，以至于氢气改动了状况，变成了液体。不过，这才仅仅开端，在压力逐步变得更大时，小液滴还要阅历一系列的改动。
氢是世界中含量最多的元素，木星和土星等气体行星的首要组成成分便是氢，不过在行星内部，氢的存在方式并不是气态的，而是金属氢。因而，小小的氢液滴的改动能够告知咱们许多关于木星和土星等行星的状况。一起，固态的金属氢将会是一种奇特的未来资料，它能够作为燃料，让航天器飞得更远；还能够作为超导体，让电流毫无阻力地活动。
简略物质的多种状况
氢有三种同位素：氕、氘、氚，自然界中99.985%的氢为氕，它有着世界上最简略的原子结构，一个质子外围绕着一个电子。别的，氘的原子核由一个质子和一个中子组成，在大自然中的含量一般约为一切氢元素的七千分之一。而氚的原子核由一个质子和两个中子组成，它具有放射性，在自然界存在很少。在试验室里，还能够用人工办法组成氢的别的4种同位素：氢4、氢5、氢6、氢7。
在咱们的自然界中，氢首要以氢气的方式存在，它由两个原子结合在一起，构成一个分子。不过，跟着压力和温度的改动，原子的密度和排布都会改动，因而氢实践上有多种状况。在常压下当温度下降到-252.88℃时，氢就会成为液体，再下降到-259.125℃时，氢就会变为固体。
可是在高温下，跟着压力添加，氢气会先变成明澈的液态氢，此刻分子能够自由地活动；再变成一种不通明的液态氢，此刻液体内部既有分子也有原子；最终分子键彻底开裂，变成一种由原子组成的液态金属氢气。最终跟着压力增大，氢原子核规整摆放在一起，电子能够自由地移动，此刻为固态金属氢状况。
现在，研讨人员的要点在于液态和固态的金属氢。2018年8月，美国NIF试验室的研讨人员找到了将氘转变为金属方式的精确办法，条件为726.85℃以上的温度和200万大气压力。尽管试验室中的液态金属氢非常不稳定，可是能够让研讨人员了解一些液态金属氢的性质，比方液态金属氢是否是一种超流体液体。
假如液态金属氢是超流体液体，它将对科学家了解气体行星内部的运动形式和外部磁场状况起到至关重要的效果。据天文学家估测，木星和土星等气体行星的内部存在着液态金属的海洋，这些巨行星的80%是由液态金属氢构成的，而不是单纯的气体。在超流体液体中，粒子活动不会遇到任何阻力，一旦液体开端运动，便能够无限地运动下去，这很可能是木星具有激烈磁场的原因。
寻觅固态金属氢
制作固态金属氢的路途尽管负重致远，可是一旦成功，就将带来金属氢研讨范畴的严重腾跃。
固态金属氢的研讨始于1935年，其时美国物理学家尤金·威格纳和希拉德·亨廷顿猜测，在超大的压力下，氢气能够转化为具有金属性质的固体物质，并且原子结构要紧凑10倍。一起固态物质一旦发生，即便在常压下也能坚持其状况和金属性质，就比如钻石相同。钻石由碳在地球内部的高压和高温下构成，当钻石从地下被挖掘出来时，它仍能坚持紧凑的原子结构，而不是胀大成石墨。
科学家最接近成功的一次是在2017年，美国哈佛大学的科学家在极低的温度下，运用金刚石对顶砧（由相对的两颗金刚石和密封垫组成，样品置于金刚石和密封垫中心）对氢样品施加了495万倍的大气压力（地核压力为大气压的360倍左右）。跟着压力的逐步加大，氢从一种不能导电的通明绝缘体转变成一种黑色半导体，最终转变成一种光泽耀眼的金属固体。此刻，氢原子之间的效果力转化为金属键，氢核外的电子摆脱了捆绑，原子核同享一群电子。
令人遗憾的是，这颗世界上仅有的金属氢存在仅一个月左右就消失了。固态金属氢生成后便一向被保存在金刚石对顶砧中，在样品被送往美国阿贡国家试验室之前，研讨人员想运用激光最终测验一遍压力，成果形成金刚石破碎，固态金属氢样品就这样掺杂在金刚石的碎屑中，找不到了。现在科学家们一向在改善和重复该试验。
未来的技能革命
今日，许多火箭都是由液氢（在一个标准大气压，温度为-253℃的条件下，液化制备而成）驱动的，假如咱们运用固态金属氢作为燃料，当它焚烧时，会先从固态转化为氢气，此刻，固态金属氢变成氢气时的能量都将被释放出来，然后再焚烧。因而，与液氢燃料比较，这种超级金属能够发生更大的能量。研讨人员猜测，固态金属氢的功率是液氢的3.7倍。
现代火箭往往要在太空中飞行很长一段时间，因而需求许多燃料，为此需求配备有巨大的燃料箱，火箭往往很大。一旦固态金属氢研发成功，未来的火箭能够变得更简便更高效，大大下降太空飞行的难度和本钱。
除了作为燃料，固态金属氢的另一重要应用是作为超导体。现在的超导体必须用液氮冷却到-269℃才干坚持极低的电阻率，这既贵重又需求能量。但是依据理论猜测，固态金属氢是一种室温下的超导体，电阻率为0。这可能为一场技能性革命铺平路途，咱们能够将来自绿色动力的电储存在由固态金属氢组成的大型超导线圈中，因为电阻率彻底为0，电流在其中活动不会耗费任何能量，能够一向活动下去。
尽管研发固体金属氢、并完成商业量产化的路途看上去还很长，但每个新技能的开端都是困难的。跟着近几年该范畴的打破，信任咱们很快就能在室温下看到氢金属块了。
