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The Metallization Conditions of Element One

Projektbeschreibung

Wann genau wird Wasserstoff metallisch?

Wasserstoff ist nicht nur das leichteste Element im Periodensystem, sondern auch die am häufigsten im Universum vorkommende chemische Substanz. Metallischer Wasserstoff findet sich tief im Jupiter versteckt. Vor acht Jahren sagte die Wissenschaft voraus, dass dieser metallische Zustand auch bei geringeren Temperaturen erreicht werden kann. Durch die Fortschritte in der Quantenmechanik soll metallischer Wasserstoff bei hohem Druck eine Fülle von faszinierenden Eigenschaften aufweisen. Das EU-finanzierte Projekt MetElOne wird ein neues Forschungsprogramm zum Thema Wasserstoff durchführen, um Aufschluss über eines der grundlegendsten ungelösten Probleme in der Physik der kondensierten Materie zu geben: der Metallisierung des ersten Elements im Periodensystem. Konkret wird es das Phasendiagramm untersuchen sowie die Druck- und Temperaturbedingungen festlegen, unter denen Wasserstoff im festen und flüssigen Zustand metallisch wird.

Ziel

Element number one, hydrogen, is the simplest and most abundant element in the universe. The relative abundance is reflected in the gas giant Jupiter, where under extreme pressures and temperatures, hydrogen exists in a dense metallic fluid state. In 1935, it was predicted that such a metallic state could also be realised at considerably lower temperatures, whereby the quantum molecular solid would dissociate under compression into an atomic metal. With the development of modern quantum mechanics, this metallic state of hydrogen is now expected to exhibit a whole host of fascinating properties at high pressure, from room temperature superconductivity, to a novel superfluid liquid ground state. The pursuit of these phenomena has been the principal scientific driver in high-pressure research and inspires many from interdisciplinary fields of science. In the eight decades that have passed since the initial prediction, there has been a vast amount of interesting phenomena discovered experimentally. Breakthroughs in diamond anvil experiments in the past five years have led to the discovery of two novel solid phases, suggesting that we are tantalizingly close to the metallization conditions, but at the limit of what can be currently achieved. For now, the metallic state remains elusive. I propose a novel hydrogen research program that will combine complex diamond sculpting, time resolved spectroscopy and novel fast compression techniques to extend the pressures achievable in static compression experiments. Using these state-of-the art diagnostics, I will explore the phase diagram and pinpoint the P-T conditions at which hydrogen becomes metallic in the solid and fluid states. With my experience in ultra-high pressure studies of hydrogen, together with resources unmatched anywhere else, the project promises to resolve many outstanding questions surrounding one of the most fundamental unsolved problems in condensed matter physics: the metallization of element one.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

ERC-STG - Starting Grant

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2020-STG

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

THE UNIVERSITY OF EDINBURGH
Netto-EU-Beitrag
€ 1 499 365,00
Adresse
OLD COLLEGE, SOUTH BRIDGE
EH8 9YL Edinburgh
Vereinigtes Königreich
Region
Scotland Eastern Scotland Edinburgh
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 1 499 365,00

Begünstigte (1)