氢气在什么情况下变成固体

氢气在极端低温和高压条件下会变成固体。科学家通过实验发现，当温度降至约14开尔文（零下259摄氏度）并施加数百万帕斯卡压力时，氢分子会排列成有序晶体结构。这种固态氢具有类似金属的特性，导电性增强。实验室中使用金刚石压砧设备可以达到这些条件，压力可高达500千兆帕。固态氢的研究对理解行星内部结构和开发新型能源材料具有重要意义。

固态氢的形成还依赖于冷却速率和纯度因素。纯净氢气在缓慢冷却过程中更容易形成稳定晶体结构。研究显示，氢气在14开尔文时体积会缩小约10%，分子间距显著减小。太空环境中，某些气态巨行星核心可能存在天然固态氢，温度接近绝对零度，压力超过400万倍地球大气压。这种极端条件下的氢气行为对天体物理学模型构建提供了重要参考数据。