Um grupo de cientistas dos Estados Unidos em uma série de experimentos com rutenato de estrôncio, vagamente semelhante a materiais supercondutores, descobriu acidentalmente uma quasipartícula prevista há 67 anos. A quase-partícula sob o nome de “demônio de Pines” não tem massa e é neutra, o que significa que não se revela diretamente. Enquanto isso, as propriedades da partícula demoníaca podem ajudar a determinar a supercondutividade, cuja natureza ainda não é totalmente compreendida. A descoberta do “demônio” pode mudar muita coisa.
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A teoria moderna da supercondutividade é baseada principalmente na estreita interação de elétrons e fônons na estrutura atômica dos materiais. Ao mesmo tempo, várias manifestações de supercondutividade não concordam com essa teoria e deixam espaço para processos exóticos e ainda não descobertos. A quase-partícula demoníaca de Pines é um desses fenômenos, que por quase 70 anos foi considerado um jogo mental pelo físico David Pines, que o propôs em 1956. Em sua opinião, trata-se de uma quase-partícula neutra e sem massa, muito, muito difícil de detectar por esse motivo. Eles não a procuraram, para ser honesto.
Físicos da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign descobriram a elusiva quasipartícula por acidente. Eles estudaram as propriedades do rutenato de estrôncio, que não é um supercondutor, mas em alguns aspectos se parece muito com ele. Medições de rotina mostraram a presença de “partículas” que não eram nem plasmons de superfície nem fônons acústicos. Os primeiros resultados de medição foram tomados como errôneos, e apenas a repetição tornou a questão mais próxima: o que era?
As simulações mostraram que os cientistas encontraram um plásmon com as propriedades previstas por David Pines. Este é um movimento coletivo especial de elétrons em um sólido. Na verdade, é uma onda discreta ou oscilação de grupo em um plasma de elétrons. Não é uma partícula em sua forma pura, portanto tais fenômenos condensados são chamados de quasipartículas. Os dados de medição mostraram que o plasmon detectado não tem massa e é neutro em carga. Em outras palavras, ele atende aos requisitos do demônio Pines. A palavra “demônio” neste caso significa “movimento distinto de um elétron” com o sufixo favorito do físico “-on”. Ao contrário, digamos, do demônio Maxwell, que na verdade é um demônio com chifres e cascos, embora imaginário.
A presença na natureza do demônio de Pines na forma de uma partícula sem massa significa o potencial para o efeito da supercondutividade em qualquer temperatura. Essa partícula pode tentar explicar a supercondutividade em toda a lista de semimetais. Compreender e explicar é abrir novos caminhos para a viabilização desse fenômeno, que tornará nosso mundo um lugar um pouco mais agradável de se viver.