Oamenii de știință descoperă evaziva „particulă de diavol” la aproape 70 de ani după ce a fost prezisă pentru prima dată

Oamenii de știință au descoperit o „particulă de diavol” care ar putea duce la supraconductori care conduc electricitatea la temperatura camerei – „Sfântul Graal” al fizicii.

Un supraconductor este un metal sau un aliaj care este capabil să conducă electricitatea fără rezistență, dar temperatura trebuie să fie sub 100 Fahrenheit până la punctul de îngheț.

Cercetătorii de la Universitatea din Illinois au identificat recent o particulă care nu are masă, ceea ce înseamnă că se poate forma la orice temperatură, în mineralul rutenat de stronțiu – la aproape 70 de ani după ce „diavolii” au prezis-o.

Supraconductorii sunt folosiți în procese precum trenurile înălțate și aparatele de imagistică prin rezonanță magnetică de înaltă rezoluție (RMN), dar materialele care funcționează la temperatura camerei ar deschide calea pentru calculatoare mai puternice.

Supraconductivitatea a fost descoperită în urmă cu mai bine de 100 de ani în mercur răcit la o temperatură a heliului lichid de minus 452 Fahrenheit.

După descoperirea supraconductivității în mercur, acest fenomen a fost observat și în alte materiale la temperaturi foarte scăzute.

Materialele includeau mai multe metale și aliaje de niobiu și titan care puteau fi ușor transformate în sârmă

Particula diavolească a fost prezisă pentru prima dată de către fizicianul teoretician David Baines în 1956, care credea că electronii vor interacționa „ciudat” atunci când călătoresc printr-un solid.

Electronii își pot pierde individualitatea în solide, deoarece interacțiunile electrice fac ca electronii să se combine pentru a forma unități colective.

Cu suficientă energie, electronii pot forma particule compozite numite plasmoni cu încărcătură și masă nouă determinate de interacțiuni electrice fundamentale.

Cu toate acestea, masa este de obicei prea mare pentru ca plasmonii să se formeze cu energiile disponibile la temperatura camerei, dar Baines a emis ipoteza că există o excepție de la aceasta.

Fizicianul a susținut că, dacă un solid are electroni în mai mult de o bandă de energie, așa cum au multe metale, plasmonii lor s-ar putea combina într-un model defazat pentru a forma un nou plasmon neutru, fără masă – un demon.

Deoarece demonii nu au masă, se pot forma cu orice energie și pot exista la toate temperaturile.

Acest lucru a condus la speculații că acestea au efecte fundamentale asupra comportamentului mineralelor multiscale.

Descoperirea a fost făcută de o echipă de cercetători condusă de Peter Abamonte, profesor de fizică la Universitatea din Illinois Urbana-Champaign, care a cartografiat predicția lui Baines în timp ce studia mineralul rutenat de stronțiu.

Experimentul nu a fost legat de supraconductori, dar metalul este ca un supraconductor de temperatură înaltă, fără a fi unul.

Cercetătorii făceau prima scanare a proprietăților electronice ale unui metal, explodându-l cu electroni, invocând diavolul în caracteristicile metalului.

Abamonte lucra cu fostul student absolvent Ali Hussain la proiect, care a spus: „La început, nu aveam idee despre ce este.

Diavolii nu sunt în mainstream. Posibilitatea a apărut devreme și practic am râs de ea.

„Dar, pe măsură ce am început să excludem lucrurile, am început să bănuim că l-am găsit cu adevărat pe Diavolul”.

Edwin Huang, cercetător postdoctoral Moore la UIUC și teoretician al materiei condensate, a fost în cele din urmă rugat să calculeze caracteristicile structurii electronice a rutenatului de stronțiu.

Predicția lui Pines despre demoni necesita condiții destul de specifice, a spus Huang, și nu era clar pentru nimeni dacă rutenatul de stronțiu ar trebui să aibă deloc un demon.

A trebuit să facem un calcul microscopic pentru a ne da seama ce se întâmplă. Când am făcut-o, am găsit o particulă constând din două benzi de electroni care oscilează defazat cu o putere aproximativ egală, așa cum a descris Baines.