Невидимі квазічастки, що не мають маси, можуть допомогти вченим краще зрозуміти, як працює надпровідність.
Згідно з дослідженням, опублікованим у журналі Nature, фізики виявили прозору, безмасову і нейтральну частку “демона”, яка може допомогти вченим краще зрозуміти надпровідники. Уперше існування було передбачено ще 1956 року.
Частка, яку Девід Пайнс називав “демоном”, є прозорою незарядженою часткою, що не має маси, і її виявили всередині зразка рутенату стронцію, який схожий на високотемпературні надпровідники, але не є таким. Це плазмон, тобто брижі на електронах плазми, яка поводиться майже як частка, тобто це квазічастка.
Оскільки ці частки не мають маси, вони можуть з’явитися за використання будь-якої енергії, а отже, і за будь-якої температури. Наразі вважається, що плазмони можуть сприяти надпровідності матеріалів. Якщо фізики зможуть з’ясувати, як це зробити, вони зможуть використати частку “демона”, щоб пролити світло на те, чи можна створити надпровідники за кімнатної температури. А це дасть змогу передавати електрику практично без втрат.
Фізик Девід Пайнс уперше передбачив існування частки “демона” ще 1956 року. Учений вважав, що ця частка з’явиться всередині певних металів, коли два набори електронів у різних енергетичних діапазонах утворюють два плазмони. Якби ці плазмони не збігалися за фазою один з одним, так що піки одного збігалися б із западинами іншого, вони могли б частково компенсуватися.
Пайнс вважав, що ця нова квазічастка була б безмасовою, нейтральною і не взаємодіяла б зі світлом. Зазвичай для формування одного плазмону в усьому матеріалі потрібні певні температури, але Пайнс стверджував, що його новий комбінований плазмон, будучи безмасовим, нейтральним, який отримує свої компоненти із суміші енергій, може існувати за кімнатних температур.
Проблема в тому, що в більшості досліджень електронів використовувалося світло, яке заважало виявити частку “демона”, але автори нового дослідження пішли іншим шляхом.
Вчені вивчали властивості матеріалу під назвою рутенат стронцію, оскільки він схожий на високотемпературні надпровідники, але не є таким. Дослідники вистрілили електронами в матеріал і виміряли їхню енергію, коли ті відскочили назад. Виходячи з цього, вони розрахували імпульс плазмової хвилі всередині матеріалу. Таким чином вони виявили квазічастку, існування якої передбачав Пайнс.
За словами вчених, подальші дослідження інших металів можуть дати фундаментальне уявлення про те, як працюють надпровідники. Також необхідно ще повністю зрозуміти, як функціонує ця частка “демон”. Фізики вважають, що цю частку можна буде використовувати для створення ще кращих надпровідників.
Джерело: Фокус
