Tako nazvana čestica odavno je predviđena, a tek nedavno je potvrđeno da zaista postoji.
Proučavajući materijal koji bi mogao pomoći u otkrivanju tajni superptovodnika, naučnici su slučajno otkrili demonsku česticu čije je postojanje prvi put teorijski predloženo još pre 67 godina, no nikada nije eksperimentalno potvrđeno.To nije čestica u tradicionalnom fizičarskom smislu kao što su to proton ili elektron. Ona je kompozitna, odnosno kvazičestica sastavljena od kombinacije više elektrona u krutom telu. Istraživači se nadaju da bi novo otkriće moglo pomoći u potrazi za materijalima koji bi imali svojstvo superprovodnosti na sobnoj temperaturi, što je jedan od svetih gralova fizike i tehnologije.
Superprovodnost je svojstvo materijala da provodi električnu struju bez otpora. Uglavnom se može postići na vrlo niskim temperaturama blizu apsolutne nule (-273.15℃). No kako ne postoje poznati zakoni koji bi onemogućavali njeno postojanje na sobnim temperaturama, naučnici već decenijama istražuju različite materijale poput legura metala koji bi bili superprvodljivi na višim temperaturama, što bi bilo mnogo jeftinije i praktičnije za široku upotrebu. Superprovodnici se koriste u moćnim magnetima u različitim uređajima, kao što su MRIili detektori uLHC-u u CERN-u, u lebdećim vozovima tzv. maglevima, u moćnim kvantnim računarima itd. Na sobnoj temperaturi bi, takođe, omogućila prenos električne energije bez gubitaka.
Autori ističu da su na česticu naišli slučajno koristeći nestandardnu eksperimentalnu tehniku koja neposredno pobuđuje elektronska stanja materijala. To im je omogućilo da vide potpis čestice u metalu stroncijum rutenatu.
Da bi materijal bio u superprovodljivom stanju, elektroni moraju biti vezani u tzv. Kuperovim parovima. Taj kvantnomehanički fenomen se javlja upravo u superprovodnicima. Kada se materijal ohladi ispod određene kritične temperature, elektroni u formiraju Kuperove parove, koji se ponašaju drugačije od pojedinačnih elektrona, što im omogućuje da slobodno prolaze bez ikakvog otpora.No, elektroni su čestice istoimenog naboja pa se odbijaju, što znači da je potreban posrednik koji bi ih povezao u pomenute parove. U klasičnoj superprovodnosti to su titranja kristalne rešetke, odnosno fononi, ali za mnoge materijale, recimo za visokotemperaturne superprovodike, ne zna se šta to veže elektrone. Možda bi to mogle biti i neke vrste plazmona, kao što su rečeni demoni.
Godine 1956. teorijski fizičar Dejvid Pajns predvideo je da bi elektroni u čvrstom telu mogli činiti nešto neuobičajeno. Iako imaju i masu i naboj, on je ustvrdio da bi njihove kombinacije u krutom telu mogle formirati kompozitnu česticu bez mase i bez naboja, koja ne bi stupala u interakciju sa svetlom.Zbog takvih svojstava nazvao ju je demonskom. Naziv dolazi od skraćenice DEM = Distinctive Electron Motion, što u prevodu znači posebno gibanje elektrona, i od nastavka on, koji inače imaju subatomske čestice.Od tada se nagađalo da takav demon igra važnu ulogu u ponašanju velikog broja metala. Nažalost, ista svojstva koja ga čine zanimljivim omogućila su mu da izmiče otkrivanju sve donedavno.
U novom istraživanju, opisanom u časopisu Nature, tim istraživača predvođen Piterom Abamonteom, profesorom fizike na Univerzitetu Ilinois Urbana-Šampejn, konačno je pronašao demona. (Sr2RuO4). Piter Abamonte je rekao da se teoretski nagađalo dugo da postoje čestice demoni, ali da ih eksperimentatori nikad nisu uočili: „Zapravo, mi je nismo ni tražili. No pokazalo se da upravo činimo pravu stvar i pronašli smo je.”
U novom eksperimentu u stroncijum rutenat ispaljivani su elektroni, umesto korišćenja svetla. Naučnici su u svojim podacima su pronašli neočekivan trag kakav bi mogli stvarati elektroni bez mase. „Isprva nismo imali pojma što je to”, rekao je prvi autor na studiji Ali Husein. „Demoni nisu u glavnom toku. Mogućnost se pojavila rano u e, no mi smo se na to zapravo nasmejali. Ali kako smo počeli da eliminišemo činioce, počeli smo sumnjati da smo stvarno pronašli demona.”
Koautor Edvin Huang istakao je da Pajnsovo predviđanje demona zahteva specifične uslove i da nikome nije bilo jasno da li stroncijum rutenat uopšte treba da sadrži česticu: „Morali smo uradimo mikroskopski proračun da bismo razjasnili šta se događa. Kad smo to učinili, našli smo kompozitnu česticu koja se sastoji od dve elektronske vrpce gde elektroni osciluju izvan faze s gotovo jednakom magnitudom, baš kao što je Dejvid Pajns opisao.” Na kraju je Piter Abamonte napomenuo da to govori koliko je u nauci važno meriti: „Većina velikih otkrića nije planirana. Idi potraži negde nešto novo i vidi što je to.”
(Indeks)
