To za sprawą naukowców z Uniwersytetu w Buffalo, którzy wzięli pod uwagę transformację sodu pod wysokim ciśnieniem. W ten sposób członkowie zespołu badawczego wykazali, iż pierwiastek ten w odpowiednich warunkach może zmienić się z błyszczącego metalu w przezroczysty izolator przywodzący na myśl szkło.
Czytaj też: Atmosfera planety WASP-121 b zmienia się na naszych oczach. Co zobaczył teleskop Hubble’a?
Szczegółowe ustalenia zostały zaprezentowane na łamach Angewandte Chemie. Autorzy publikacji, jak wyjaśniają, chcieli odpowiedzieć na pytanie o to, dlaczego sód staje się izolatorem. To z kolei ma przełożenie na kwestie takie jak struktury wnętrz gwiazd, powstawanie pól magnetycznych planet, czy też ewolucja zarówno planet jak i gwiazd. Dzięki zebranym informacjom udzielenie odpowiedzi na to pytanie powinno znaleźć się w zasięgu.
Co ciekawe, przez długi czas w świecie nauki panowało przekonanie, że poddanie materiałów działaniu wysokiego ciśnienia sprawia, iż stają się one metaliczne. Kłam temu twierdzeniu zadali przed laty Neil Ashcroft i Jeffrey Neaton. To właśnie ich badania pokazały, że pierwiastki pokroju sodu mogą się w takich warunkach stać izolatorami lub półprzewodnikami. Zdaniem badaczy elektrony wchodzące w skład atomów sodu mogą oddziaływać ze sobą i zewnętrznymi elektronami walencyjnymi pod ekstremalnym ciśnieniem.
Wprowadzenie instrumentów naukowych do wnętrza gwiazdy czy planety jest niemożliwe, dlatego naukowcy muszą prowadzić symulacje oraz eksperymenty w kontrolowanych warunkach
I choć mowa o warunkach, których nie da się odtworzyć nawet w laboratorium, to naukowcy mają jeszcze jednego asa w rękawie. Są nim superkomputery, zdolne do wykonywania bardzo skomplikowanych obliczeń i prowadzenia rozbudowanych symulacji. W ten sposób autorzy próbowali jak najlepiej zrozumieć zachowanie elektronów w atomach sodu pod wysokim ciśnieniem.
Kiedy elektrony zostają uwięzione w obszarach między atomami, to dochodzi do przemiany sodu z błyszczącego metalu w przezroczysty izolator. Dlaczego tak się dzieje? Dotychczas zakładano, że najprawdopodobniej za sprawą swobodnie przepływających elektronów, które absorbują i retransmitują światło, podczas gdy uwięzione elektrony je przepuszczają. W świetle ostatnich badań naukowcom udało się natomiast powiązać fizykę z chemią.
Czytaj też: Teleskop Webba ustanowił rekord. Chodzi o powstające gwiazdy
Idąc tym tokiem myślenia, naukowcy sugerują, iż wysokie ciśnienie prowadzi do realizacji scenariusza, w którym elektrony zajmują nowe orbitale w odpowiednich atomach. Orbitale te w pewnym momencie nakładają się na siebie i tworzą wiązania chemiczne, co wywołuje lokalne koncentracje ładunków. O ile wcześniej pojawiały się sugestie, jakoby wysokie ciśnienie wyrzucało elektrony z atomów, tak teraz wiadomo, iż elektrony nadal są ich częścią.
