Тако названа честица одавно је предвиђена, а тек недавно је потврђено да заиста постоји.
Проучавајући материјал који би могао помоћи у откривању тајни суперптоводника, научници су случајно открили демонску честицу чије је постојање први пут теоријски предложено још пре 67 година, но никада није експериментално потврђено. То није честица у традиционалном физичарском смислу као што су то протон или електрон. Она је композитна, односно квазичестица састављена од комбинације више електрона у крутом телу. Истраживачи се надају да би ново откриће могло помоћи у потрази за материјалима који би имали својство суперпроводности на собној температури, што је један од светих гралова физике и технологије.
Суперпроводност је својство материјала да проводи електричну струју без отпора. Углавном се може постићи на врло ниским температурама близу апсолутне нуле (-273.15℃). Но како не постоје познати закони који би онемогућавали њено постојање на собним температурама, научници већ деценијама истражују различите материјале попут легура метала који би били суперпрводљиви на вишим температурама, што би било много јефтиније и практичније за широку употребу. Суперпроводници се користе у моћним магнетима у различитим уређајима, као што су MRI или детектори у LHC-у у ЦЕРН-у, у лебдећим возовима тзв. маглевима, у моћним квантним рачунарима итд. На собној температури би, такође, омогућила пренос електричне енергије без губитака.
Аутори истичу да су на честицу наишли случајно користећи нестандардну експерименталну технику која непосредно побуђује електронска стања материјала. То им је омогућило да виде потпис честице у металу стронцијум рутенату.
Да би материјал био у суперпроводљивом стању, електрони морају бити везани у тзв. Куперовим паровима. Тај квантномеханички феномен се јавља управо у суперпроводницима. Kада се материјал охлади испод одређене критичне температуре, електрони у формирају Куперове парове, који се понашају другачије од појединачних електрона, што им омогућује да слободно пролазе без икаквог отпора. Но, електрони су честице истоименог набоја па се одбијају, што значи да је потребан посредник који би их повезао у поменуте парове. У класичној суперпроводности то су титрања кристалне решетке, односно фонони, али за многе материјале, рецимо за високотемпературне суперпроводике, не зна се шта то веже електроне. Можда би то могле бити и неке врсте плазмона, као што су речени демони.
Године 1956. теоријски физичар Дејвид Пајнс предвидео је да би електрони у чврстом телу могли чинити нешто неуобичајено. Иако имају и масу и набој, он је устврдио да би њихове комбинације у крутом телу могле формирати композитну честицу без масе и без набоја, која не би ступала у интеракцију са светлом. Због таквих својстава назвао ју је демонском. Назив долази од скраћенице DEM = Distinctive Electron Motion, што у преводу значи посебно гибање електрона, и од наставка on, који иначе имају субатомске честице. Од тада се нагађало да такав демон игра важну улогу у понашању великог броја метала. Нажалост, иста својства која га чине занимљивим омогућила су му да измиче откривању све донедавно.
У новом истраживању, описаном у часопису Nature, тим истраживача предвођен Питером Абамонтеом, професором физике на Универзитету Илиноис Урбана-Шампејн, коначно је пронашао демона. (Sr2RuO4). Питер Абамонте је рекао да се теоретски нагађало дуго да постоје честице демони, али да их експериментатори никад нису уочили: „Заправо, ми је нисмо ни тражили. Но показало се да управо чинимо праву ствар и пронашли смо је.”
У новом експерименту у стронцијум рутенат испаљивани су електрони, уместо коришћења светла. Научници су у својим подацима су пронашли неочекиван траг какав би могли стварати електрони без масе. „Испрва нисмо имали појма што је то”, рекао је први аутор на студији Али Хусеин. „Демони нису у главном току. Могућност се појавила рано у е, но ми смо се на то заправо насмејали. Али како смо почели да елиминишемо чиниоце, почели смо сумњати да смо стварно пронашли демона.”
Kоаутор Едвин Хуанг истакао је да Пајнсово предвиђање демона захтева специфичне услове и да никоме није било јасно да ли стронцијум рутенат уопште треба да садржи честицу: „Морали смо урадимо микроскопски прорачун да бисмо разјаснили шта се догађа. Kад смо то учинили, нашли смо композитну честицу која се састоји од две електронске врпце где електрони осцилују изван фазе с готово једнаком магнитудом, баш као што је Дејвид Пајнс описао.” На крају је Питер Абамонте напоменуо да то говори колико је у науци важно мерити: „Већина великих открића није планирана. Иди потражи негде нешто ново и види што је то.”
(Индекс)
