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氢以两个氢原子的气态化合物存在

氢以两个氢原子(H 2)的气态化合物存在。在正常实验室条件下,H 2以“邻氢”和“对氢”的形式出现。到目前为止,还不清楚这些变体在非常高的压力下的表现。拜罗伊特大学的研究人员现在找到了答案。在高压下,原氢和对氢都变得不稳定,并且不再以可区分的状态存在。《自然通讯》上发表的研究结果扩展了我们对基本量子力学过程的物理理解。

分子氢的两个状态,邻氢和对氢,在研究中称为自旋异构体。它们具有相同的化学结构,但是就其角动量而言,在H 2分子中连接的“双原子”的原子核彼此相关的方式不同。这导致自旋异构体的物理性质不同,例如电导率和导热率的差异。自旋异构体是否在非常高的压力下共存的问题对于行星研究以及量子力学的基础都非常重要。木星等天然气巨人含有大量的气态氢。在这些行星中,H 2分子承受的压缩压力比地球大气中的压缩压力高数百倍。

“如果两个自旋异构体均匀分布在天然气巨人中,则可以得出有关这些行星的磁场及其稳定性的重要结论。但是,在我们的研究中,我们现在已经成功地首次证明了邻位和对位的氢气由于极高的压缩压力而不稳定,它们各自的特性在大约70吉帕斯卡下丧失。这一证据可以大大扩展我们对量子力学过程的理解。”拜罗伊特大学的第一作者兼物理学家托马斯·迈耶博士说。

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