李 冰，丁 阳，王 霖,2，翁祖谦,3，杨文革，吉 诚，杨 科，毛河光

（1. 北京高压科学研究中心，北京 100094；2. 燕山大学高压科学中心亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室，河北 秦皇岛 066004；3. 上海科技大学物质科学与技术学院，上海 201210；4. 中国科学院上海高等研究院，上海 201204）

氢是元素周期表中的1 号元素，核外只有1 个电子，是最简单的元素。在常温常压下，氢为气态、双原子分子，共价键键长0.74 Å，键的解离能为4.52 eV。常压下，当温度降低时，氢可以液化或固化，其熔点和沸点分别为14 和20 K。

研究氢的原子结构及光谱对量子力学的建立和发展起到了重要作用。由于氢的电子结构最简单，因此其作为可以精确求解的量子体系，一直被视为是最佳的简单模型来检验和联系实验观测与理论计算。金属氢的研究始于理论预测，早在1935 年，Wigner（1963 年诺贝尔物理学奖得主）等[1]首先理论预言了氢在高密度状态下会转变成类似碱金属具有核外近自由电子的金属态，预测其转变压力为25 GPa，这在当时是非常高的压力，实验上无法企及。然而，随着科学技术的不断进步，虽然已经可以利用金刚石对顶砧压机（Diamond anvil cell，DAC）产生高于400 GPa 的静态高压[2]，但是至今仍然没有可靠的实验数据来说明已经实验合成了金属氢[3-4]。同时，多年来的理论研究表明，由于金属氢的量子效应非常显著，金属氢可能具有室温超导[5]和超流[6-7]的性质，可视为一种高含能物质[8]。因此，金属氢的研究不再局限于发现了一种金属化相变，而是探索其从低压下的宽禁带范德瓦尔斯固体到超高压下新凝聚态漫长旅途中的多重物理现象，并最终探索前所未有的全新物理态。……