Hetven éve megjósolták, most tényleg fel is fedezték – a démoni részecskét

2023 / 08 / 11 / Felkai Ádám
Hetven éve megjósolták, most tényleg fel is fedezték – a démoni részecskét
1956-ban vetették fel először, hogy bizonyos körülmények közt az elektronok úgy kombinálódhatnak, hogy elvesztik a töltésük és a tömegük. A “démoni részecske” így elég izgalmasan hangzott, viszont épp az előbbi tulajdonságai miatt képtelenség volt detektálni. Mostanáig.

67 évnyi kutatás után a fizikusok – véletlenül ugyan – megerősítették David Pines 1956-os sejtését a “démoni részecskéről”. Pines elmélete szerint a szilárd anyagon belüli elektronok egyesülhetnek, és egy megfoghatatlan összetett részecskét alkothatnak, amelyet "démonnak" neveznek. Ez a hipotetikus részecske tömeg nélküli, semleges és nem reagál a fénykölcsönhatásokra sem. Bár a démon érdekes tulajdonságai felkeltették az érdeklődést, éppen az előbb ismertett tulajdonságai akadályozták eddig az észlelését.

Az áttörésre mostanáig kellett várni: Peter Abbamonte, az Illinois Urbana-Champaign Egyetem munkatársa által vezetett csapat ugyanis véletlenül belebotlott a démonba, miközben a stroncium-rutenát fémmel végzett kísérleteket. Egy nem szokványos kísérleti módszert alkalmazva a csapat azonosította a démon jelenlétét ebben a fémben.

A kondenzált anyag fizikájának egyik kulcsfontosságú felfedezése az volt, hogy a szilárd testekben lévő elektronok elveszítik az egyedi jellegüket, és az elektromos kölcsönhatások következtében egyesülve kollektív entitásokat hoznak létre. Ezek a plazmonok néven ismert kombinációk akkor alakulhatnak ki, amikor az elektronok elegendő energiát nyernek, és új töltés- és tömegjellemzőket mutatnak, amelyeket a mögöttes elektromos kölcsönhatások alakítanak ki. A jelentős tömeg azonban általában megakadályozza a plazmonok szobahőmérsékleten történő megjelenését az energiakorlátok miatt.

David Pines azonban épp azt feltételezte 1956-ban, hogy ha egy szilárd anyag több energiasávban rendelkezik elektronokkal (ami sok fémben gyakori eset), akkor a megfelelő plazmonok fázison kívüli módon szinkronizálódhatnak, így tömeg és töltés nélküli új plazmont hozhatnak létre: egy "démont". Mivel a démonok nem rendelkeznek tömeggel, bármilyen energiaszinten megnyilvánulhatnak, potenciálisan minden hőmérsékleten.

Mivel azonban a démonok elektromosan semlegesek, észrevehetetlenek maradnak a szokásos kondenzált anyaggal végzett kísérletekben, amelyek jellemzően fényalapú mérésekkel zajlanak.

Mint Peter Abbamonte nyilatkozott:

“A démonok létét elméletileg már régóta sejtik, de kísérletileg sohasem tanulmányozták őket. Valójában mi sem ezt kerestük. De kiderült, hogy pontosan a megfelelő mód jártunk el, és rátaláltunk.”

Abbamonte elmondta azt is, hogy a stroncium-rutenátot egészen más okból tanulmányozták – ez a fém ugyanis hasonlít a magas hőmérsékletű szupravezetőkre, anélkül, hogy ténylegesen az lenne. Magyarán épp a jelenleg forró területnek számító szupravezetők tanulmányozása miatt végezték el ezen fém elektronikus tulajdonságainak az első felmérését.

Yoshi Maeno, a Kiotói Egyetem fizikaprofesszorának kutatócsoportja kiváló minőségű fémmintákat szintetizált, amelyeket Abbamonte és Ali Husain az úgynevezett “impulzusfeloldott elektronenergia-veszteség-spektroszkópiával” vizsgált meg. Ez az egyáltalán nem szabványos technika a fémbe lőtt elektronok energiáját használja fel a fém jellemzőinek közvetlen megfigyelésére, beleértve a kialakuló plazmonokat is. Miközben azonban a kutatók átfésülték az adatokat, valami szokatlanra bukkantak: tömeg nélküli elektronikus működésre.

Husain így emlékszik vissza az eseményekre:

“Először fogalmunk sem volt, mi ez. A démonok nem a (tudományos) fősodorban vannak. A lehetőség ugyan korán felmerült, de alapvetően inkább csak nevettünk rajta. De ahogy elkezdtük kizárni az egyéb lehetőségeket, elkezdtük gyanítani, hogy valóban megtaláltuk a démont.”

Ha pedig szupravezetők, a démon felfedezése segíthet megérteni ezen anyagok működését is a Live Science cikke szerint, amivel a gyakorlatban közelebb juthatunk az egyre jobb szupravezetők fejlesztéséhez, ha már a terület az utóbbi idők legígéretesebb jelöltje, a szobahőmérsékleten és alacsony nyomáson működő LK-99 nevű anyag körül egyre több a kétely.

(Kép: Pixabay/TheDigitalArtist)


Így lettek a szexuális játékszerekből digitális kütyük
Így lettek a szexuális játékszerekből digitális kütyük
Lassan már senkit sem lep meg, hogy egy intim segédeszköznek legalább olyan jól kell tudnia csatlakoznia a wifihez vagy egy telefonhoz, mint a viselőjéhez, használójához.
Az óceánok mélyén mérgező tengeri nyuszik élnek
Az óceánok mélyén mérgező tengeri nyuszik élnek
A Jorunna Parva valójában egy tengeri csiga fajta, melynek kémiai vegyületeket detektáló antennái nyuszifülekre hasonlítanak. Az apró, két centiméteres élőlények étrendjüknek köszönhetően rendkívül mérgezőek és mindössze néhány hónapig élnek.
Ezek is érdekelhetnek
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!
Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.



This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.