Vědci objevili nepolapitelnou „ďábelskou částici“ téměř 70 let poté, co byla poprvé předpovězena

Vědci objevili ‚ďábelskou částici‘, která by mohla vést k supravodičům, které vedou elektřinu při pokojové teplotě – ‚svatému grálu‘ fyziky.

Supravodič je konkrétní kov nebo slitina, která je schopna vést elektřinu bez odporu, ale teplota musí být pod 100 Fahrenheitů až do bodu mrazu.

Výzkumníci z University of Illinois nedávno identifikovali částici, která nemá žádnou hmotnost, což znamená, že se může tvořit při jakékoli teplotě, v minerálu ruthenát strontnatý – téměř 70 let poté, co to „ďáblové“ předpověděli.

Supravodiče se používají v procesech, jako jsou zvýšené vlaky a přístroje pro zobrazování magnetickou rezonancí s vysokým rozlišením (MRI), ale materiály, které fungují při pokojové teplotě, by připravily cestu pro výkonnější počítače.

Supravodivost byla objevena před více než 100 lety ve rtuti ochlazené na teplotu kapalného hélia na minus 452 Fahrenheitů.

Po objevu supravodivosti ve rtuti byl tento jev pozorován i u jiných materiálů při velmi nízkých teplotách.

Materiály zahrnovaly několik kovů a slitin niobu a titanu, ze kterých bylo možné snadno vyrobit drát

Ďábelskou částici poprvé předpověděl teoretický fyzik David Baines v roce 1956, který věřil, že elektrony budou při cestování pevnou látkou „podivně“ interagovat.

Elektrony mohou ztratit svou individualitu v pevných látkách, protože elektrické interakce způsobují, že se elektrony spojují a vytvářejí společné jednotky.

S dostatkem energie mohou elektrony tvořit složené částice zvané plasmony s novým nábojem a hmotností určenými základními elektrickými interakcemi.

Hmotnost je však obvykle příliš velká na to, aby se plasmony vytvořily s energiemi dostupnými při pokojové teplotě – ale Baines předpokládal, že v tomto existuje výjimka.

Fyzik tvrdil, že pokud má pevná látka elektrony ve více než jednom energetickém pásmu, jak to dělá mnoho kovů, jejich plasmony by se mohly spojit v mimofázovém vzoru a vytvořit nový bezhmotný, neutrální plasmon – démona.

Protože démoni nemají hmotnost, mohou se tvořit s jakoukoli energií a mohou existovat při všech teplotách.

To vedlo ke spekulacím, že mají zásadní vliv na chování vícestupňových minerálů.

Objev učinil tým výzkumníků vedený Peterem Abamontem, profesorem fyziky na University of Illinois Urbana-Champaign, který zmapoval Bainesovu předpověď při studiu minerálu ruthenát strontnatý.

Experiment se netýkal supravodičů, ale kov je jako vysokoteplotní supravodič, aniž by jím byl.

Výzkumníci prováděli první sken elektronických vlastností kovu odstřelováním elektrony, čímž vyvolali ďábla v rysech kovu.

Abamonte na projektu spolupracoval s bývalým postgraduálním studentem Alim Hussainem, který řekl: „Zpočátku jsme neměli ponětí, co to je.

Ďáblové nejsou v hlavním proudu. Ta možnost přišla brzy a v podstatě jsme se jí zasmáli.

„Ale když jsme začali věci vylučovat, začali jsme mít podezření, že jsme skutečně našli ďábla.“

Edwin Huang, postdoktorandský výzkumník Moore na UIUC a teoretik kondenzovaných látek, byl nakonec požádán, aby vypočítal vlastnosti elektronické struktury ruthenátu strontnatého.

Pinesova předpověď démonů vyžadovala poměrně specifické podmínky, řekl Huang, a nikomu nebylo jasné, zda by stroncium ruthenát vůbec měl mít démona.

Museli jsme udělat mikroskopický výpočet, abychom zjistili, co se děje. Když jsme to udělali, našli jsme částici sestávající ze dvou elektronových pásů, které oscilují mimo fázi se zhruba stejnou silou, přesně jak popsal Baines.