"OVO JE DEMON!" NAUČNICI U POTPUNOM ŠOKU: Tražili egzotičnu materiju, a onda ugledali nešto jezivo!

Fizičari koji izučavaju egzotične materijale naletjeli su na bitan kvantni fenomen koji je predviđen u teoriji još prije nekoliko decenija.

Zove se "Pajnsov demon", predvidio ga je 1956. godine fizičar Dejvid Pajns, a otkriven je u materijalu koji se zove stroncijum rutenat (Sr2RuO4).

- Ovo smo pronašli slučajno. Vidjeli smo ovu eksitaciju 2018, trebalo nam je vremena da shvatimo o čemu je riječ, i ispostavilo se da je ovaj "demon" u pitanju - kaže Piter Abamonte sa Univerziteta Ilinois.

U nauci je "demon" obično zamišljeni protivnik naučnika i filozofa, protiv kojeg raspravljaju u misaonom eksperimentu, ali Pajnsov "demon" je nešto sasvim drugo.

On je tip plazmona - diskretnog "odreda" talasa koji se šire kroz populaciju elektrona. Plazmoni su opisani kao kvantna analogija akustičnog zvuka u klasičnom gasu.

Pajns je nazvao ovaj plazmon "demonom" u čast Džejmsa Klerka Maksvela, koji je napravio koncept Maksvelovog demona, i zato što je to poseban pokret elektrona (DEM).

Kad se zvučni talas "migolji" kroz skup čestica, on se lagano "utišava". Kad je riječ o kvantnim "zvukovima", međutim, plazmon "igra na sve ili ništa". Veoma specifična količina energije je potrebna za svako povećavanje frekvencije.

Pajnsov demon je frekvencija plazmona bez "troška" ili električnog naboja. On se javlja kad se elektroni u materijalu koji imaju različite energetske opsege, ili "bendove", pomjere iz faze, piše Informer.

Nema transfera energije, ali postoji pomjeranje u zauzetosti opsega. "Demon" je neutralni kolektivni mod koji je "utišan" ili zasjenjen, od strane druge grupe elektrona.

Plazmoni su ranije uočeni i izučavani na 2D metalima, ali pošto su električno neutralni i ne dupliraju se sa svjetlošću, teško ih je detektovati. Ovo nas dovodi do stroncijum rutenata.

Na niskim temperaturama, ovaj materijal se ponaša kao superprovodnik. Na višim temperaturama, stvari postaju malo čudne, i on se pretvara u ono što je poznato pod nazivom "loš metal", čija svojstva se ne ponašaju nužno onako kako očekujemo da se ponašaju.

Prema tvrdnjama tima koji vodi fizičar Ali Husain sa Univerziteta Britanska Kolumbija u Kanadi, ovo je takođe odličan kandidat za identifikaciju "demona" - sa tri "trake" elektrona, od kojih se dvije kontrastiraju slično originalnoj konceptualizaciji "demona" iz 1956. godine.

Husain je izučavao stroncijum rutenat pomoću elektronske spektroskopije kad je u podacima pronašao nešto što je izgledao kao kvazičestica - tj. kolektivna eksitacija koja se ponaša kao čestica.

Postoji dosta poznatih kvazičestica, ali ono što su posmatrali nije se poklapalo ni sa jednom od njih. Njena brzina je bila prevelika da bi to bio akustični fonon, a pramala da bi bila površinski plazmon.

Analiza koja je uslijedila pokazala je da je najvjerovatniji kandidat "demon"; a tim je čak uspio da replicira detekciju. Izučavanje nekih njenih odlika natjeralo je naučnike da postave dodatna pitanja.

Efekat "prigušivanja" je bio slabiji nego što se očekivalo, na primjer, i bilo je čudnih "rupa" u različitim elektronskim "trakama".

U ovom trenutku je to sve što se pouzdano zna o ovom istraživanju, ali naučnici smatraju da će ovo biti plodno tle za buduća istraživanja, pogotovo jer "demoni" mogu igrati ključnu ulogu u istraživanju superprovodnika.

Naučnici vjeruju da bi drugi metali slični stroncijumu mogli da budu dobra mjesta za istraživanje i postavljanje novih, sofisticiranijih teorija o "demonima".