Физика | Фундаментальное открытие физиков поможет проникнуть в тайны “Газовых гигантов”

Международная группа ученых под руководством Артёма Оганова, профессора кристаллографии Университета Стони Брук и Яньмин Ма, профессора физики из Университета Цзилинь, Китай, открыли, что натрий становится прозрачным под высоким давлением. Этот фундаментальный результат важен для понимания свойств металлов под высоким давлением, в частности, в звездах и гигантских планетах.

“Считается, что все материалы под очень высоким давлением должны приобретать свойства металлов”, — говорит Артём Оганов, профессор кристаллографии Университета Стони Брук и геологического факультета МГУ. Например, предполагается, что “газовые гиганты” Юпитер и Сатурн наполнены жидким металлическим водородом, поскольку их ядро находится под очень высоким давлением и разогрето до высокой температуры.

Однако, как открыли ученые, для натрия действуют особые правила. В условиях атмосферного давления натрий — великолепный белый металл. Под нарастающим давлением он сначала становится черным, затем (под давлением в два миллиона атмосфер) — красным прозрачным, а затем — бесцветно прозрачным материалом, скорее похожим на стекло.

“Этот фундаментальный результат важен для понимания свойств металлов под высоким давлением, в частности, в звездах и гигантских планетах”, — отмечает Оганов.

Неожиданная трансформация натрия была теоретически предсказана профессором Ма. Его сложные вычисления показывали, что натрий под высоким давлением будет иметь необычную кристаллическую структуру и станет диэлектриком. Вместе с профессором Огнановым, Ма продемонстрировал, что под высоким давлением атомы натрия заставляют их внешние электроны занимать места в “дырках” между атомами. “В этих дырках электроны показывают очень локализованное поведение, и при материал теряет свойства металла, — комментирует профессор Ма. — Эти электроны ведут себя как фальшивые атомы, почти как на электродах в ионной среде, где роль анионов играют локализованные электроны”.

Чтобы проверить такое неожиданноре предсказание, Ма и Оганов связались с Михаилом Еремецем, крупным специалистом в области физики высоких давлений, который ныне заведует лабораторией в Институте химии общества Макса Планка в немецком Майнце. Еремец поначалу не верил предсказанию Ма и Оганова. Однако его группа произвела серию сложных экспериментов по созданию давления более двух миллионов атмосфер на маленький, микрометровых размеров, образец натрия. Ученым удалось подтвердить предсказание новой структуры и прозрачность натрия при этих условиях.

“Что больше всего восхитило нас, — это то, что в ходе эксперимента удалось добиться давления, необходимого для проверки”, — отмечает Артём Оганов. По его словам, эксперимент позволил учёным увидеть “замечательные” изменения. Об этом сообщает агентство “Информнаука”.