Forskare har löst ett decennier gammalt pussel om en mycket använd metall, tack vare experiment med extremt tryck och kraftfull superdator.

Deras upptäckt avslöjar viktiga grundläggande aspekter av elementet litium, den lättaste och enklaste metallen i det periodiska systemet. Materialet används vanligtvis i batterier för telefoner och datorer.

Ett mysterium om hur metallens atomer är arrangerade - som påverkar egenskaper som dess styrka, formbarhet och konduktivitet - har lösts genom deras forskning.

Ett internationellt team försökte bättre förstå litiums struktur genom att studera den vid kalla temperaturer. I detta lågenergiläge, materialets grundläggande egenskaper kan observeras exakt.

Tills nu, det var svårt för forskare att förklara tidigare experimentella resultat som tyder på att litium hade en komplex struktur. För att förstå teorin korrekt krävs exceptionellt noggranna beräkningar med hjälp av avancerad kvantmekanik.

Deras senaste beräkningar, med hjälp av ARCHER superdator vid University of Edinburgh, fann att litiums struktur inte är komplex eller störd, som tidigare resultat hade föreslagit. Istället, dess atomer är ordnade enkelt, som apelsiner i en låda.

Forskare föreslår att i tidigare experiment, snabb kylning ledde till vilseledande resultat. För att undvika dessa problem, de nådde lågtemperaturförhållanden genom att placera prover av litium under extremt tryck - upp till 4, 500 gånger jordens atmosfär - genom att klämma den mellan ett par diamanter. De svalnade och tryckavlastade provet innan de undersökte det med hjälp av en synkotronenhet, som använder röntgenstrålar för att se atomer.

Studien, från universiteten i Edinburgh och Utah, publicerades i Vetenskap .

Dr Miguel Martinez-Canales, vid University of Edinburghs School of Physics and Astronomy, sade "Våra beräkningar behövde en noggrannhet på en av tio miljoner, och skulle ha tagit över 40 år på en vanlig dator. "

Professor Graeme Ackland, vid University of Edinburghs School of Physics and Astronomy, sade:"Vi kunde bilda en sann bild av kallt litium genom att göra det med höga tryck. I stället för att bilda en komplex struktur, den har det enklaste arrangemang som det kan finnas i naturen. "