Загадочный демон Пайнса пробудился в недрах экзотического материала

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», играющих важную 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.

Учёные надеются, что со временем подобные исследования смогут ответить на многие фундаментальные вопросы в сфере экзотической материи и природы «демонов» в частности.