氫是宇宙中最豐富的元素。其分子的氣體狀態簡單，而固體狀態復雜。1935年，有人猜測，高壓下的固體氫會成為室溫超導體。這一預測宣告著一場競賽的開始，從那之后，許多人試圖用實驗證明，在超高壓縮下，固體氫會表現出這種金屬性質。

近日，法國科學家保羅·羅貝里（Paul Loubeyre）等人在《自然》雜志上刊登了堪稱里程碑的研究結果。他們通過新型實驗手段發現，在極端壓力和低溫下，重氫的光學反射率呈現出不連續的、可逆的變化，這可以歸因于向金屬態的相變。

過去，科學家對可壓縮材料的研究一直是利用金剛石壓砧對其進行壓縮，但這一方法在壓縮氫方面遇到了瓶頸。為了突破這一瓶頸，羅貝里的研究小組采用了一種叫聚焦離子束銑削的技術，使用大量離子流，對金剛石壓砧表面進行了精確雕刻，使其更適合致密氫樣品的研究。

研究人員發現，當壓力升高到425 GPa以上時，壓縮后的氫樣品會阻擋所有的光，并顯示出光反射率的突然增加。這種轉變是可逆的。作者將光反射率的變化歸因于壓力引起的相變，在這種相變中，樣品中的電子可以像金屬中的電子一樣自由移動。

氫在轉變壓力之前仍然是分子固體；它可能保持在425 GPa以上的狀態，但很難通過光譜來確定這一點，因為在這些極端條件下光和物質之間的耦合減少了。

這一發現可以算得上是極端壓力下致密氫達到金屬態的確切證據。雖然分子氫進入金屬態時的壓力的計算預測仍然缺乏精確性，扔需要許多不同的量子力學修正，當前很難解決。然而，425 GPa的實驗值與預測氫在相同壓力下向不同固相轉變的計算結果已然一致。

參考文獻：

[1] Synchrotron infrared spectroscopic evidence of the probable transition to metal hydrogen