Τι είναι το μυστήριο του «δαίμονα» - Γιατί για δεκαετίες οι επιστήμονες προσπαθούσαν να το λύσουν

ΠΟΛΙΤΗΣ NEWS Δημοσιεύθηκε 16.8.2023
Τι είναι το μυστήριο του «δαίμονα» -  Γιατί για δεκαετίες οι επιστήμονες προσπαθούσαν να το λύσουν
Εικασίες κάνουν λόγο πως μπορεί να παίζει σημαντικό ρόλο στις συμπεριφορές ενός μεγάλου εύρους μετάλλων

Το 1956 ο θεωρητικός φυσικός Ντέιβιντ Πάινς προέβλεψε πως τα ηλεκτρόνια σε ένα στερεό μπορούν να κάνουν κάτι περίεργο: Αν και κανονικά έχουν μάζα και ηλεκτρικό φορτίο, o Πάινς υποστήριξε πως μπορούν να συνδυαστούν για να σχηματίσουν ένα σωματίδιο που είναι χωρίς μάζα, είναι ουδέτερο και δεν αλληλεπιδρά με το φως. Χαρακτήρισε το σωματίδιο αυτό «δαίμονα» και έκτοτε έχουν υπάρξει εικασίες πως μπορεί να παίζει σημαντικό ρόλο στις συμπεριφορές ενός μεγάλου εύρους μετάλλων- ωστόσο οι ίδιες αυτές ιδιότητες που το καθιστούν ενδιαφέρουν κάνουν δύσκολο τον εντοπισμό του.

Ομάδα ερευνητών της οποίας ηγήθηκε ο Πίτερ Αμπαμόντε, καθηγητής Φυσικής στο University of Illinois Urbana-Champaign κατάφερε να εντοπίσει τον «δαίμονα» του Πάινς 67 χρόνια μετά την εκτίμηση περί της ύπαρξής του. Όπως σημειώνουν οι ερευνητές στο Nature, χρησιμοποίησαν μια πειραματική τεχνική η οποία διεγείρει απευθείας τις ηλεκτρονικές καταστάσεις ενός υλικού, επιτρέποντάς τους να δουν την «υπογραφή» του «δαίμονα» στο ρουθενικό στρόντιο.

Μια από τις σημαντικότερες ανακαλύψεις στον εν λόγω κλάδο είναι πως τα ηλεκτρόνια χάνουν τη μοναδικότητά τους στα στερεά. Οι ηλεκτρικές αλληλεπιδράσεις τα κάνουν να συνδυάζονται, συνθέτοντας συλλογικές μονάδες. Με επαρκή ενέργεια, τα ηλεκτρόνια μπορούν να σχηματίζουν ακόμα και σύνθετα σωματίδια, τα πλασμόνια, με νέο φορτίο και μάζα που καθορίζεται από τις αλληλεπιδράσεις αυτές. Ωστόσο η μάζα είναι συνήθως τέτοια που τα πλασμόνια δεν μπορούν να σχηματιστούν με τις ενέργειες που είναι διαθέσιμες σε θερμοκρασία δωματίου.

Ο Πάινς ανακάλυψε ότι υπάρχει μια εξαίρεση στον κανόνα αυτό. Αν ένα στερεό έχει ηλεκτρόνια σε πάνω από μία ενεργειακές μπάντες, όπως συμβαίνει σε πολλά μέταλλα, υποστήριξε, τα πλασμόνιά τους μπορούν να συνδυάζονται και να σχηματίζουν ένα νέο πλασμόνιο που δεν έχει μάζα και είναι ουδέτερο: Πρόκειται για τον προαναφερθέντα «δαίμονα». Οι «δαίμονες» αυτοί δεν έχουν μάζα, μπορούν να σχηματιστούν με οποιαδήποτε ενέργεια, οπότε μπορεί να υπάρχουν σε όλες τις θερμοκρασίες- και αυτό οδήγησε σε εικασίες πως έχουν σημαντική επίδραση στη συμπεριφορά διαφόρων μετάλλων.

Η ουδετερότητα του «δαίμονα» σημαίνει πως δεν αφήνει υπογραφή σε συμβατικά πειράματα συμπυκνωμένης ύλης. «Η συντριπτική πλειονότητα των πειραμάτων γίνονται με φως και μετρούν οπτικές ιδιότητες, μα η ηλεκτρική ουδετερότητα σημαίνει πως οι “δαίμονες” δεν αλληλεπιδρούν με το φως» είπε ο Αμπαμόντε, προσθέτοντας ότι χρειαζόταν ένα άλλου είδους πείραμα.

Ο ίδιος και οι συνεργάτες μελετούσαν το ρουθενικό στρόντιο για άλλο λόγο: Το μέταλλο είναι παρόμοιο με υπεραγωγούς υψηλών θερμοκρασιών, χωρίς ταυτόχρονα να είναι. Σε αυτό το πλαίσιο έκαναν την πρώτη έρευνα/ καταγραφή των ηλεκτρονικών του ιδιοτήτων. Η ερευνητική ομάδα του Γιόσι Μαένο, καθηγητή Φυσικής στο Kyoto University, συνέθεσε δείγματα υψηλής ποιότητας του μετάλλου που ο Αμπαμόντε και ο πρώην τελειόφοιτος Αλί Χουσεΐν, εξέτασαν με μια ειδική τεχνική (momentum-resolved electron energy-loss spectroscopy) η οποία χρησιμοποιεί την ενέργεια από ηλεκτρόνια που εκτοξεύονται στο μέταλλο για την απευθείας παρατήρηση των χαρακτηριστικών του μετάλλου, περιλαμβανομένων πλασμονίων που σχηματίζονται. Καθώς οι ερευνητές εξέταζαν τα δεδομένα, βρήκαν μια ηλεκτρονική κατάσταση χωρίς μάζα.

Ο Χουσεΐν, πλέον ερευνητής στην Quantinuum, λέει πως «αρχικά δεν είχαμε ιδέα τι ήταν. Οι “δαίμονες” δεν είναι mainstream. Η πιθανότητα εμφανίστηκε νωρίς, και βασικά γελάσαμε με αυτήν. Μα καθώς απορρίπταμε ενδεχόμενα αρχίσαμε να υποπτευόμαστε πως βρήκαμε στα αλήθεια τον “δαίμονα”».

Πηγή: HuffPost Greece

Πολιτική Δημοσίευσης Σχολίων
Οι ιδιοκτήτες της ιστοσελίδας www.politis.com.cy διατηρούν το δικαίωμα να αφαιρούν σχόλια αναγνωστών, δυσφημιστικού και/ή υβριστικού περιεχομένου, ή/και σχόλια που μπορούν να εκληφθεί ότι υποκινούν το μίσος/τον ρατσισμό ή που παραβιάζουν οποιαδήποτε άλλη νομοθεσία. Οι συντάκτες των σχολίων αυτών ευθύνονται προσωπικά για την δημοσίευση τους. Αν κάποιος αναγνώστης/συντάκτης σχολίου, το οποίο αφαιρείται, θεωρεί ότι έχει στοιχεία που αποδεικνύουν το αληθές του περιεχομένου του, μπορεί να τα αποστείλει στην διεύθυνση της ιστοσελίδας για να διερευνηθούν. Προτρέπουμε τους αναγνώστες μας να κάνουν report / flag σχόλια που πιστεύουν ότι παραβιάζουν τους πιο πάνω κανόνες. Σχόλια που περιέχουν URL / links σε οποιαδήποτε σελίδα, δεν δημοσιεύονται αυτόματα.
ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΑΚΟΜΗ
Χριστοδουλίδης προς εταιρείες που καθυστερούν την υλοποίηση έργων: «Το κράτος δεν εκβιάζεται, δεν θα μείνει απλά να βλέπει»
ΚΥΠΡΟΣ

Χριστοδουλίδης προς εταιρείες που καθυστερούν την υλοποίηση έργων: «Το κράτος δεν εκβιάζεται, δεν θα μείνει απλά να βλέπει»

Χριστοδουλίδης προς εταιρείες που καθυστερούν την υλοποίηση έργων: «Το κράτος δεν εκβιάζεται, δεν θα μείνει απλά να βλέπει»

Η Ανδριάνα Νικολάου ζητά δικαιοσύνη και διαφάνεια από τους θεσμούς για την υπόθεση του γιου της, Θανάση
ΚΥΠΡΟΣ

Η Ανδριάνα Νικολάου ζητά δικαιοσύνη και διαφάνεια από τους θεσμούς για την υπόθεση του γιου της, Θανάση

Η Ανδριάνα Νικολάου ζητά δικαιοσύνη και διαφάνεια από τους θεσμούς για την υπόθεση του γιου της, Θανάση

Υπό έλεγχο η πυρκαγιά μεταξύ Λινούς και Φλάσου - Σε επιφυλακή για αναζωπυρώσεις οι δυνάμεις πυρόσβεσης (φώτος)
ΚΥΠΡΟΣ

Υπό έλεγχο η πυρκαγιά μεταξύ Λινούς και Φλάσου - Σε επιφυλακή για αναζωπυρώσεις οι δυνάμεις πυρόσβεσης (φώτος)

Υπό έλεγχο η πυρκαγιά μεταξύ Λινούς και Φλάσου - Σε επιφυλακή για αναζωπυρώσεις οι δυνάμεις πυρόσβεσης (φώτος)

Moody
ΟΙΚΟΝΟΜΙΑ

Moody's: Αναβάθμηση τής Κύπρου από σταθερή σε θετική - Ο διεθνής οίκος αναμένει ισχυρά δημοσιονομικά αποτελέσματα

Moody's: Αναβάθμηση τής Κύπρου από σταθερή σε θετική - Ο διεθνής οίκος αναμένει ισχυρά δημοσιονομικά αποτελέσματα

Αρχές Ιουνίου η Ολγκίν ενημερώνει Γκουτέρες για τις εξελίξεις στο Κυπριακό
ΠΟΛΙΤΙΚΗ

Αρχές Ιουνίου η Ολγκίν ενημερώνει Γκουτέρες για τις εξελίξεις στο Κυπριακό

Αρχές Ιουνίου η Ολγκίν ενημερώνει Γκουτέρες για τις εξελίξεις στο Κυπριακό