Cientistas descobriram uma partícula demoníaca prevista há 67 anos que ajudará na busca por supercondutores

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.