Научници су коначно пронашли субатомску честицу за коју се нагађало да постоји још пре скоро седам деценија и спекулисало се да ће играти важну улогу у понашању низа метала и легура, укључујући суперпроводнике.
Физичар др Дејвид Пајнс је 1956. године изнео претпоставку да електрони, који обично имају масу и негативан електрични набој, могу под неким условима да се удруже формирајући композитну демонску честицу која је без масе, неутрална и не реагује са светлошћу. Ова занимљива својства, међутим, учинила су да ове честице измичу откривању све до недавно. Након скоро 70 година потраге, истраживачи, укључујући и оне са Универзитета Урбана-Шемпејн у Илиноису, коначно су пронашли трагове демонских честица у металу стронцијум рутенату.
Пошто су ове посебне честице без масе, он је тврдио да се могу формирати било каквом енергијом и да могу постојати на свим температурама – што је довело до спекулација да демони имају важне утицаје на понашање неких метала са више енергетских појаса.
„О демонима се дуго маштало, али никада нису проучавани у експериментима. У ствари, нисмо их ни тражили. Али испоставило се да чинимо баш праву ствар и нашли смо је”, изјавио је коаутор студије Питер Абамонте. Студије су, такође, показале да, уз неку количину неопходне енергије, електрони могу формирати композитне честице зване плазмони са новим набојем и масом.
Дејцид Пајнс (RsearchGate)
Међутим, њихова маса је толико велика да се честице плазмона не могу сјединити уз енергију која је доступна на собној температури.
Открића полупроводника на собној температури сматрају се једним од „светих гралова” физике. Једна од хипотеза Дејвида Пајнса је била заснована на тврдњи да, ако чврста материја има електроне у више од једног енергетског појаса – као што је то код многих метала, њихови одговарајући плазмони могу да се комбинују у обрасцу ван фазе да би формирали нови плазмон који је без масе и неутралан – такозваног демона.
Пошто су ове посебне честице без масе, он је тврдио да се могу формирати било каквом енергијом и да могу постојати на свим температурама – што је довело до спекулација да демони имају важне утицаје на понашање неких метала са више енергетских појаса. „Већина експеримената се изводи уз присуство светлости и мере се оптичка својства, али електрична неутралност значи да демони не ступају у интеракцију са светлом”, објаснио је Абамонте.
Дакле, био је потребан потпуно нови експеримент да би се они открили.
Током истраживања, научници су проучавали једињење стронцијум рутената јер има сличне особине као суперпроводници на високим температурама. То је посебна врста материјала где електрични отпор нестаје. За испитивање електронских својстава метала, научници су синтетизовали висококвалитетне узорке метала. Затим су применили технику за проучавање метала који користи енергију из електрона убачених у метал да би директно посматрали карактеристике метала, укључујући плазмоне који настају.
„Морали смо да извршимо микроскопски прорачун да бисмо разјаснили шта се дешава. Када смо то урадили, пронашли смо честицу која се састоји од два електронска појаса што осцилирају ван фазе са скоро једнаком величином, баш као што је Пајнс описао”.
Током посматрања интеракција електрона, научници су открили нешто необично – периоде када су без масе. „У почетку нисмо имали појма шта је то. Демони нису у главном току. Могућност за то се појавила у раној фази истраживања и ми смо је у суштини одбацили смејући се. Али, како смо почели да искључујемо друге ствари, јавила се сумња да смо заиста пронашли демона”, додао је Али Хусаин, други аутор студије.
Истраживачи су затим покушали да израчунају како су електрони распоређени по енергетским појасевима унутар стронцијум рутената. Предвиђања Дејвида Пајнса указују на то да постоје специфични услови када ће се вероватно формирати демони, а остало је нејасно да ли ће стронцијум рутенат имати ту честицу. „Морали смо да извршимо микроскопски прорачун да бисмо разјаснили шта се дешава. Када смо то урадили, пронашли смо честицу која се састоји од два електронска појаса што осцилирају ван фазе са скоро једнаком величином, баш као што је Пајнс описао”, открио је Едвин Хуанг, један од аутора студије.
„Наша студија потврђује предвиђање старо 67 година и указује да демони могу бити свеприсутна карактеристика метала са више енергетских појаса”, навели су научници у својој студији.
(РТС)
