Hasta donde yo sé, hidrógeno metálico y el plasma parecen compartir algunas propiedades comunes, por ejemplo: conducen la electricidad, los núcleos comparten electrones, las altas temperaturas...
Así que mi pregunta es, ¿el hidrógeno metálico es de hecho el estado de plasma del hidrógeno? Si no es así, ¿cuál es la diferencia entre el hidrógeno metálico y el plasma de hidrógeno?
La principal diferencia es que los electrones del hidrógeno metálico están casi completamente degenerados.
Los electrones degenerados no pueden dispersarse de forma disipativa y dan lugar a las características "metálicas" de una conductividad eléctrica y térmica extremadamente alta.
En primer lugar, para producir hidrógeno metálico hay que asegurarse de que la energía cinética de los electrones en la energía de Fermi del sistema sea mucho mayor que $kT$ . Para un gas de hidrógeno puro y una degeneración no relativista, esto conduce a $$ \left(\frac{3}{8\pi}\right)^{2/3} \frac{h^2 n_e^{2/3}}{2m_e} \gg kT$$
Esto significa que se requieren densidades de electrones muy elevadas o bajas temperaturas.
El "hidrógeno metálico" puede existir como líquido o sólido. En el hidrógeno metálico líquido, tanto los protones como los electrones están "libres". Para producir un sólido se requiere que la relación de la energía de coulomb de los protones sea mucho mayor que $kT$ para que se "congelen" en una red cristalina. Esto, a su vez, es un requisito que necesita aún más alto densidades o incluso más bajo temperaturas. 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, un entramado es más favorable que un estado aleatorio. Por ello, la sustancia no es un plasma: en un plasma, las cargas positivas y negativas fluyen libremente.
El hidrógeno metálico sólo existe a temperaturas muy bajas y presiones muy altas. Según el diagrama de fases ici Presiones superiores a 2 Mbar, temperaturas inferiores a 100 K (obsérvese la línea de puntos: es una región muy difusa del diagrama de fases).
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