Физики, изучающие экзотическую материю , недавно наткнулись на важное квантовое явление под названием “демон Пайнса”, предсказанное покойным физиком Дэвидом Пайнсом в далёком 1956 году. Его открытие в материале под названием рутенат стронция (Sr2RuO4) стало первым случаем идентификации этого эффекта в равновесном 3D-металле.
67 лет назад Пайнс предсказал, что электроны, находящиеся в твёрдых телах, могут приобретать удивительные характеристики. Несмотря на то что электроны обычно обладают и массой, и электрическим зарядом, Пайнс высказал предположение о том, что они могут объединяться в составную частицу, лишённую массы, электрически нейтральную и невосприимчивую к взаимодействию со светом.
Эту потенциально возможную безмассовую нейтральную частицу исследователь назвал “демоном”. В научных кругах считается, что “демоны” играют крайне важную роль в поведении различных металлов. Однако те же свойства, которые делают такие частицы столь интересным, также затрудняют их наблюдение, поскольку они почти не взаимодействует с окружающей средой.
Фактически, “демон Пайнса” – это плазмонная частота, не требующая электрического заряда. Такие возникают, когда электроны в материале, которые имеют разные энергетические диапазоны или полосы, движутся в противофазе. При этом передачи энергии не происходит, но меняется занятость зон.
Плазмоны ранее уже наблюдались и широко изучались в 2D-металлах, но поскольку они электрически нейтральны и не взаимодействуют со светом, их трудно обнаружить. Тогда на помощь и пришёл рутенат стронция. При низких температурах он ведёт себя как сверхпроводник, а при более высоких температурах превращается в то, что принято называть “плохим металлом”, свойства которого не обязательно совпадают с теми, которые от него ожидаются.
По словам группы физиков, совершивших открытие, рутенат стронция является отличным кандидатом для идентификации “демонов” в будущем. Они могут играть решающую роль в сверхпроводимости, поэтому изучение этого элемента и его свойств продолжатся.
Исследователи полагают, что многие другие многозонные металлы могут обладать схожими свойствами и также могут стать хорошими кандидатами для изучения. Кроме того, учёные надеются, что со временем подобные исследования смогут ответить на многие вопросы в сфере экзотической материи и природы “демонов”, в частности. Это может сильно продвинуть исследования в области сверхпроводимости.