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'금속 수소' 만들었다…80년 만에 이론 입증

美 하버드대 연구진 성과 '사이언스'에 게재

(서울=연합뉴스) 신선미 기자 = 우리 주위를 둘러싼 공기를 반짝이면서도 전기가 통하는 금속으로 바꿀 수 있을까. 1935년 물리학자 유진 위그너와 힐러드 헌팅턴은 수소에 약 25만 기압을 가하면 가능하다는 이론을 내놨다.

이론이 나온 지 약 1세기가 지난 최근, 이 '금속 수소'(metallic hydrogen)의 존재가 실제로 증명됐다.

미국 하버드대 연구진은 이런 일이 실제로 가능함을 실험으로 입증했다고 국제학술지 '사이언스'(Science) 27일 자에 발표했다.

금속 수소와 우리가 친숙한 수소는 구조 차이가 있다.

금속 수소는 수소 원자(H)의 원자핵을 이루는 양성자가 격자로 배열된 결정 구조이며, 전자들은 격자 안에서 자유롭게 움직일 수 있다. 반면 우리가 친숙한 수소는 원자 한 쌍이 서로 결합한 분자 상태로, 전자들이 자유롭게 움직이지 못한다.

이론에서 제시한 방법대로 연구진은 금속 수소를 만들기 위해 수소에 고압을 가하는 방법을 썼다. 영하 267도 정도의 극저온에서 465만∼495만 기압을 가하자 금속 수소가 나왔다. 그간 목성이나 토성의 내부에는 고압으로 인해 금속성 수소가 존재할 것으로 알려졌는데, 지구 상에서 이를 최초로 만든 것이다.

다만 실험에서 가한 압력은 지구 중심에 가해지는 압력보다 세며, 이론에서 예측한 값보다 20배가량 높은 값이었다.

이번 연구를 진행한 아이작 실버라 교수는 "이번 연구 결과는 '고압물리학의 성배'라고 할 수 있다"고 평가했다.

수소(왼쪽)에 고압을 가하면 금속 수소가 되는 것을 표현한 그림. [R. Dias, I.F.Silvera 제공=연합뉴스]

sun@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지>2017/01/27 04:00 송고

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