El descubrimiento de una partícula inusual, también llamada como el «demonio de Pine», dentro de un superconductor, podría contribuir en la física de materiales.
Setenta años después de su primera predicción, científicos especializados en materia condensada de la Universidad de Illinois, que investigan un material exótico, han logrado descubrir un fenómeno cuántico trascendental: la partícula «demonio», que se creía desempeñaba un papel fundamental en el comportamiento de diversos metales, aleaciones y una amplia gama de fenómenos.
Este descubrimiento tiene el potencial de generar un impacto significativo en la física de materiales. Por ejemplo, comprender esta partícula podría arrojar luz sobre los superconductores a temperatura ambiente, un logro largamente anhelado y considerado uno de los «santos griales» en la física, ya que posibilitaría la transmisión de electricidad con mínimas pérdidas.
«Demonio de Pine»
En 1956, el célebre físico David Pines propuso la existencia de una partícula singular denominada el «demonio» o el «demonio de Pine», resultado de la interacción de electrones en ciertas condiciones. Este fragmento, en contraste con los electrones convencionales, estaría desprovista de masa, sería neutra y no entablaría interacciones con la luz.
Pines argumentó que esta nueva entidad, un plasmón combinado –una ondulación de los electrones de un plasma que se comporta como una partícula, es decir, una cuasipartícula–, podría subsistir a temperatura ambiente debido a sus atributos y a la singular amalgama de energías que la definirían.
In 1956, theoretical physicist David Pines predicted that electrons in a solid could form a composite particle called a demon. It's eluded detection since its prediction….until now.https://t.co/bHqCVWDBRy
— MaterialsResearchLab (@MRLatIllinois) August 9, 2023
Investigadores de la Universidad de Illinois han descubierto accidentalmente la partícula insustancial «demonio» en el material rutenato de estroncio (Sr2RuO4). La detección de esta partícula sin masa y neutra había sido un desafío, pero recientes avances cambiaron esta perspectiva. El físico Peter Abbamonte describió el hallazgo como accidental y comentó que llevaron tiempo en descubrir la naturaleza de esta partícula después de encontrar una excitación en 2018.
El equipo investigaba el rutenato de estroncio para entender por qué tenía similitudes con los superconductores de alta temperatura, aunque no lo fuera. Para analizar sus propiedades electrónicas, crearon muestras de calidad y utilizaron electrones para observar directamente características como los plasmones. En el proceso, identificaron una cuasipartícula en el rutenato que coincidía con las predicciones de la partícula «demonio» propuesta. Experimentos posteriores confirmaron el hallazgo: habían encontrado el candidato más prometedor del «demonio de Pines».
Los investigadores sostienen que otros metales multibanda podrían ser óptimos para investigar y examinar cómo se modifica su comportamiento en distintos entornos. Asimismo, anticipan que la microscopía electrónica de barrido posibilitará investigaciones más minuciosas y abordará preguntas adicionales, aportando así al desarrollo de una teoría más exhaustiva y avanzada en torno a estas enigmáticas ‘entidades’.
