Veliko i značajno otkriće: Naučnici slučajno naišli na “demonsku česticu”
17.08.2023. | 09:45Naučnici su otkrili česticu koja bi mogla biti ključna za postizanje superprovodljivosti na sobnoj temperaturi, što je do sada bio nedostižan cilj u oblasti fizike.
Superprovodnici, materijali koji mogu da provode struju bez otpora, decenijama intrigiraju naučnike. Međutim, ovi materijali trenutno rade samo na ekstremno niskim temperaturama, daleko ispod ugodnih 20 stepeni Celzijusa.
Nedavno su naučnici sa Univerziteta u Ilinoisu došli do značajnog otkrića. Identifikovali su česticu bez mase unutar metalnog stroncijum rutenata, skoro 70 godina nakon što je uveden koncept takozvanih “demonskih čestica”. Njihovo otkriće bi potencijalno moglo da otključa vrata superprovodljivosti na sobnoj temperaturi.
Od zamrznutih izvora do potencijalnih otkrića
Superprovodnici nalaze primenu u tehnologijama kao što su lebdeći vozovi i visoko precizne MRI mašine. Postizanje superprovodljivosti na sobnoj temperaturi moglo bi dovesti do snažnijih računara i niza inovativnih elektronskih uređaja.
Potraga za superprovodnicima počela je prije više od jednog vijeka, otkrićem superprovodljivosti žive na temperaturi hlađenja koja odgovara tečnom helijumu, odnosno na -268 stepeni Celzijusa. Dok su slični fenomeni primijećeni u drugim materijalima, i oni su zahtijevali izuzetno niske temperature.
Razotkrivanje “demonske čestice”
Termin “demonska čestica” skovao je teoretski fizičar Dejvid Pajns 1956. godine. Pines je predložio da elektroni mogu pokazati jedinstveno ponašanje unutar čvrstih tijela. On je spekulisao da bi pod određenim uslovima elektroni mogli da se kombinuju u kompozitne čestice koje se nazivaju plazmoni. Ovi plazmoni, sa različitim naelektrisanjem i masama određenim električnim interakcijama, mogu potencijalno biti bez mase i neutralni i postojati u širokom rasponu temperatura. Ta teorija je predvidela duboke efekte na materijale sa više energetskih opsega.
Peter Abbamonte, profesor fizike na Univerzitetu Ilinois Urbana-Champaign, je vođa navedenog novog otkrića. Dok je proučavao svojstva stroncijum rutenata, njegov tim se neočekivano susreo sa fenomenom o kojem je Pines teoretisao. Istraživanje u vezi sa ovim objavljeno je u časopisu Nature. Iako eksperiment u početku nije bio vezan za superprovodnike, sličnost metala sa superprovodnicima na visokim temperaturama odigrala je ključnu ulogu u ovom otkriću.
U početku nismo imali pojma šta je to. „Demoni“ nisu u glavnim diskusijama. Ta mogućnost se rano pojavila i mi smo joj se zapravo smejali. Ali kako smo počeli da isključujemo stvari, počeli smo da sumnjamo da smo zaista pronašli „demona“, objašnjava diplomirani student Ali Husain, koji je radio zajedno sa Abamonteom.
Edvin Huang, Murov postdoktorski saradnik specijalizovan za teoriju kondenzovane materije na UIUC, izračunao je elektronsku strukturu stroncijum rutenata.
Pinesovo predviđanje demonskih čestica zahtijevalo je sasvim specifične uslove, i nikome nije bilo jasno da li stroncijum rutenat uopšte treba da ima ove čestice. Morali smo da izvršimo mikroskopski proračun da bismo razjasnili šta se dešava. Kada smo to uradili, pronašli smo česticu koja se sastoji od dva elektronska pojasa koji osciliraju van faze sa skoro jednakom veličinom, baš kao što je Pines opisao, dodaje Huang.
Otkriće neuhvatljive „demonske čestice“ moglo bi da revolucioniše naše razumevanje supravodljivosti i približi nas realizaciji supraprovodnika koji rade na sobnoj temperaturi, sa dubokim implikacijama za različita tehnološka polja, piše Dnevnik.hr.
