Bizarná „démonická“ častica by mohla pomôcť vyriešiť záhadu supravodičov
Pinesov démon je priehľadná častica bez náboja, ktorá bola objavená vo vzorke supravodiča rutenátu strontnatého. Je to plazmón, čiže vlnenie naprieč elektrónmi plazmy, ktoré sa správa podobne ako častica, čo znamená, že ide o kvázičasticu. Teoretici sa domnievajú, že plazmóny môžu uľahčovať supravodivosť v materiáloch. Ak sa vedcom podarí zistiť ako, mohli by využiť Pinesov démon na objasnenie supravodičov pri izbovej teplote, čo by umožnilo takmer bezstratový prenos elektriny.
David Pines prvýkrát predstavil démonickú časticu v roku 1956 a predpovedal, že vznikne vo vnútri niektorých kovov, keď dva súbory elektrónov v rôznych energetických pásmach vytvoria dva plazmóny. Keby sa vrcholy jedného plazmónu zoradili s údoliami druhého, mohli by sa čiastočne zrušiť. Zvyčajne sú na vytvorenie jedného plazmónu v celom materiáli potrebné veľmi špecifické teploty, ale Pines tvrdil, že jeho nový kombinovaný plazmón, ktorý je bez hmotnosti a neutrálny, by mohol existovať aj pri izbových teplotách. Svoju teoretickú časticu, ktorá má „zreteľný pohyb elektrónov“, nazval démon.
Nedostatok hmotnosti a náboja však sťažil jej nájdenie. Na ulovenie démona fyzici, ktorí stoja za novou štúdiou uverejnenou v časopise Nature, vystreľovali elektróny na kryštalizovaný rutenát strontnatý, a keď sa elektróny odrážali späť, merali ich energie. Na základe toho vypočítali hybnosť plazmovej vlny vo vnútri materiálu. Kvázičastica, ktorú objavili vo vnútri rutenátu strontnatého, zodpovedala predpovediam o elektrónovom móde bez hmotnosti. Následné experimenty potvrdili pôvodný objav výskumníkov – našli Pinesovho démona.
Ďalšie štúdie o iných kovoch by mohli odhaliť základné poznatky o tom, ako fungujú supravodiče, uviedli autori štúdie. Štandardná teória, nazývaná teória BCS, naznačuje, že supravodivosť vzniká, keď zvukové vlny kvantového rozsahu, známe ako fonóny, rozkmitajú elektróny do párov známych ako Cooperove páry, čím sa ich správanie zásadne zmení na správanie supratekutých látok. Zostáva však možnosť, že Pinesov démon sa tiež môže podieľať na vzájomnom postrkovaní elektrónov, čo by sa dalo použiť na pochopenie a vytvorenie lepších supravodičov.
Zdroj: livescience.com.
