پخش زنده
امروز: -
دانشمندان در حین مطالعه مادهای مرتبط با اسرار ابررساناها، به طور تصادفی یک ذره دمون را کشف کردند که ۶۷ سال پیش نظریه پردازی شد، اما هرگز به طور تجربی تأیید نشده بود.
به گزارش خبرگزاری صدا و سیما؛ به نقل از وبگاه نیچر، الکترونها ذرات عجیبی هستند. هنگامی که آنها در میان جامدات حرکت میکنند، برهمکنش آنها با یکدیگر میتواند برانگیختگیهای جمعی ایجاد کند که باعث میشود الکترونها مانند ذرات کاملاً جدید با ویژگیهای متفاوت عمل کنند. اینها به عنوان شبه ذرات شناخته میشوند.
شکل خاصی از شبه ذرات، به نام پلاسمون، به دلیل نوسانات پلاسما رخ میدهد و دارای بار و جرم جدیدی متفاوت از الکترونهای تشکیل دهنده آنها دارند. با این حال، تصور میشد که تشکیل پلاسمونها در دمای اتاق غیرممکن است، زیرا سطوح انرژی مورد نیاز برای تشکیل تودههای آنها ناکافی است.
اما در سال ۱۹۵۶، دیوید پاینز، فیزیکدان نظری، استثنایی از این قاعده را پیشبینی کرد: الکترونها در نوارهای انرژی متعدد میتوانند در یک الگوی خارج از فاز با هم تجمیع شوند و پلاسمونی را تشکیل دهند که جرم یا بار ندارد. بدون هیچ جرمی، آنها میتوانند در هر سطح انرژی و بنابراین در هر دمایی تشکیل شوند. این ذره نظری به «دمون پاینز» معروف شد و از آن زمان تاکنون از شناسایی دور مانده است.
اکنون دانشمندان دانشگاه ایلینوی اوربانا-شامپین و دانشگاه کیوتو اولین کشف مستقیم ذره دیمون را در فلزی به نام استرانسیوم روتنات انجام دادهاند.
نویسنده اصلی این مطالعه، گفت: اکثریت قریب به اتفاق آزمایشها با نور انجام میشوند و ویژگیهای نوری را اندازهگیری میکنند، اما خنثی بودن الکتریکی به این معنی است که ذرات دمون با نور تعامل ندارند؛ بنابراین یک نوع آزمایش کاملا متفاوت مورد نیاز بود.
استرانسیوم روتنات یک فلز است که برخی از خواص ابررساناهای با دمای بالا را نشان میدهد. این تیم امیدوار بود که با مطالعه خواص الکترونیکی این ماده با روشی به نام طیفسنجی اتلاف انرژی الکترون با تفکیک تکانه، سرنخهایی از این پدیده ارزشمند پیدا کنند.
این روش شامل انفجار فلز با الکترونها برای مشاهده خواص آن، از جمله هر شبه ذرهای که ممکن است تشکیل شود، است. با انجام این کار، محققان یک پلاسمون متحیر کننده بدون جرم را کشف کردند.
دانشمندان برای بررسی بیشتر، ساختار الکترونیکی استرانسیوم روتنات را بررسی کردند و مطمئناً ذرات دیمونی که ۶۷ سال پنهان مانده بود سرانجام مورد توجه قرار گرفت.
این محقق گفت: پیشبینی پاینز از ذرات دمون مستلزم شرایط نسبتاً خاصی است و برای هیچکس مشخص نبود که آیا استرانسیوم روتنات اساسا باید دمون داشته باشد یا خیر؟ ما مجبور شدیم یک محاسبه میکروسکوپی انجام دهیم تا مشخص شود چه اتفاقی در حال رخ دادن است. وقتی این کار را انجام دادیم، ذرهای متشکل از دو باند الکترونی پیدا کردیم که در خارج از فاز با نسبت تقریباً مساوی نوسان میکردند، دقیقاً همانطور که پاینز توضیح داد.
این تیم معتقد است که ذرات دیمون ممکن است نقش کلیدی در رفتارهای الکترونیکی طیف وسیعی از فلزات داشته باشند.