Metallisches Wasser hält Sekunden – und ist trotzdem ein großes Ergebnis

Kann man etwas einen Durchbruch nennen, wenn man es nicht in ein Glas füllen kann? Metallisches Wasser steht wieder in den Schlagzeilen, und die Versuchung ist groß, es als moderne Alchemie zu verkaufen: Wasser wird zu Gold. Es ist kein Gold, es ist kein Produkt, und wir bezweifeln, dass es je eines wird. Dennoch ist es eines der eleganteren Experimente der jüngeren Physik, und beides kann zutreffen.

Ein Ergebnis von 2021, keine neue Entdeckung

Wie Science berichtete, veröffentlichte ein internationales Team im Juli 2021 in Nature eine Studie, die zeigte, dass ein dünner Wasserfilm kurzzeitig metallisch werden kann. Die jüngste italienische Berichterstattung erzählt diese Arbeit nur nach; eine frische Entdeckung ist sie nicht, und das sollten Leserinnen und Leser wissen.

Das Rezept lautet nach den uns vorliegenden Berichten: eine flüssige Natrium-Kalium-Legierung in einer Vakuumkammer, ausgesetzt winzigen Mengen Wasserdampf. Der Dampf kondensierte zu einer Schicht von etwa einem Zehntel Mikrometer Dicke, Elektronen aus der Legierung strömten hinein, und binnen Sekunden färbte sie sich golden. Das Team prüfte den metallischen Charakter mit optischer Reflektivität und Photoelektronenspektroskopie – es ging also um mehr als eine hübsche Farbe.

Die Physik beeindruckt, weil sie den Druck umgeht

Normalerweise muss man Wasser zusammenpressen, damit es sich wie ein Metall verhält. Der vorhergesagte Druck liegt bei 15 Millionen Atmosphären – Bedingungen, wie sie Geophysiker im Inneren von Riesenplaneten wie Neptun und Uranus vermuten, so inabottle unter Verweis auf die ursprüngliche Berichterstattung. Mitautor Pavel Jungwirth hält diesen Druck im Labor für unerreichbar. Der Kniff bestand darin, auf den Druck zu verzichten und die Elektronen stattdessen chemisch zuzuführen.

Am elegantesten finden wir das Timing. Natrium und Kalium reagieren heftig mit Wasser; es ging also darum, ein Zeitfenster zu finden, in dem sich die Elektronen schneller im Wasser ausbreiten, als die zerstörerische Chemie ablaufen kann. Der Oxforder Chemiker Edwards beschrieb dies, wie in der italienischen Berichterstattung zitiert, als halbstationären Zustand, in dem die Physik der Metallisierung über die Chemie der Zersetzung siegt (eigene Übersetzung). Das fasst es gut zusammen: Die Physik gewinnt für ein paar Sekunden ein Rennen gegen die Chemie.

Robert Seidel von der Humboldt-Universität zu Berlin sagte, man könne den Phasenübergang mit bloßem Auge sehen. Jungwirth nannte es einen Höhepunkt seiner Laufbahn, das Wasser golden glänzen zu sehen. Wissenschaftler dürfen begeistert sein, und diese Begeisterung halten wir für verdient.

Es eine Technologie zu nennen, wäre der eigentliche Fehler

Hier müssen wir deutlich werden. Der Film hält Sekunden. Er existiert nur in einer Vakuumkammer, bei sehr niedrigem Dampfdruck (in dem uns vorliegenden Bericht etwa 10⁻⁴ Millibar), auf Tröpfchen einer reaktiven Legierung. Man kann ihn nicht sammeln, lagern oder wie ein normales Metall verwenden. Die von uns geprüfte Berichterstattung nennt keinen Weg zu Anwendungen, und einen zu erfinden, wäre unredlich.

Das Risiko der Übertreibung ist real. Schlagzeilen über „Wasser zu Gold“ legen nahe, dass etwas Billiges und Nützliches um die Ecke liegt. Selbst die begeistertsten Nacherzählungen räumen ein, dass gewöhnliches Wasser nicht von selbst zu Metall wird. Wenn ein Ergebnis Jahre später mit glitzerndem Titel ein virales zweites Leben bekommt, wächst die Kluft zwischen Titel und Inhalt nur weiter.

Geboten wird ein Zugriff im Labor auf einen Materiezustand, der zuvor vor allem in Modellen und im Inneren von Planeten existierte. Das ist der richtige Nutzen für die Grundlagenforschung: Aus einer Hypothese wird etwas Messbares. Zudem baut die Arbeit auf früheren Studien von Jungwirth und seinem Kollegen Phil Mason auf, die 2020 ähnliches Verhalten mit Alkalimetallen und Ammoniak zeigten.

Das Experiment feiern, nicht die Schlagzeile „Wasser zu Gold“

Man sollte es als das nehmen, was es ist: eine clevere, gut belegte Demonstration, dass Wasser auch ohne planetare Drücke metallisch sein kann. Als Zukunftstechnologie taugt es nicht. Wenn diese Geschichte in dieser Woche als „Entdeckung“ geteilt wird, lohnt ein Blick aufs Datum: Sie stammt von 2021, und ihre Bedeutung hängt weder davon ab, neu zu sein, noch davon, nützlich zu sein.