Físicos especializados en materia condensada de la Universidad de Illinois que estudiaban un material exótico, descubrieron un importante fenómeno cuántico, el que es conocido como la "partícula demonio", de la que se especuló por primera vez, hace 67 años.
El hallazgo tiene potencial para generar un impacto significativo en la física de materiales, ya que su entendimiento podría arrojar luz sobre los superconductores a temperatura ambiente, lo cual es considerado como un logro anhelado y uno de los "santos griales" en el campo de la física.
La partícula "Demonio de Pine"
El renombrado físico David Pines, en 1956, propuso la existencia de una partícula singular, a la cual se le conoce como el "demonio" o "demonio de Pine", y que su existencia es el resultado de la combinación de electrones en ciertas condiciones.
La partícula en cuestión, a diferencia de los electrones normales, carecería de masa, sería neutra y no interactuaría con la luz.
Pines, además, indicó que esta nueva entidad, un plasmón combinado, podría existir a temperatura ambiente debido a sus características y a su mezcla única de energías que la conforman.
Un Hallazgo completamente accidental
Investigadores de la Universidad de Illinois publicaron un artículo en la revista Nature que revela cómo, de forma accidental, descubrieron el plasmón "demonio" en un material llamado rutenato de estroncio (Sr2Ru04).
Physicists Have Observed a 'Demon' Plasmon in Strontium Ruthenate https://t.co/iUEZs638zW
— ScienceAlert (@ScienceAlert) August 9, 2023
Según informa Science Alert, el físico Peter Abbamonte, durante una presentación sobre el descubrimiento, confesó que el hallazgo "fue completamente accidental", añadiendo que "en 2018 nos topamos con esta excitación y nos llevó tiempo descubrir su naturaleza, que resultó ser esta partícula".
El descubrimiento ocurrió al estar investigando el rutenato de estroncio para comprender por qué compartía propiedades similares a las de superconductores de alta temperatura (alrededor de -130 grados Celsius) sin llegar a serlo.
Para estudiar las propiedades electrónicas del metal, crearon muestras de calidad y emplearon una técnica que aprovecha la energía de los electrones disparados al metal para observar directamente sus características, incluyendo a los plasmones formados.
Fue debido a eso que descubrieron que la cuasipartícula en el interior del rutenato de estroncio coincidía con las predicciones de la partícula "demonio". Experimentos posteriores confirmaron este hallazgo inicial: habían encontrado el "demonio de Pines", o al menos el candidato más prometedor.
"Al principio, no teníamos ni idea de lo que era. Los 'demonios' no están en la mente de la mayoría. La posibilidad surgió al principio, y básicamente nos reímos de ella. Pero, a medida que íbamos descartando cosas, empezamos a sospechar que realmente habíamos encontrado al 'demonio'", explicó Ali Husain, otro de los autores del descubrimiento.
Los científicos creen que otros metales multibanda podrían ser ideales para estudiar y observar cómo cambia su comportamiento en diferentes contextos.
Además, esperan que la microscopía electrónica de barrido permita realizar investigaciones más detalladas y responda a nuevas interrogantes, contribuyendo así a la construcción de una teoría más completa y sofisticada sobre estas esquivas partículas "demonio".