Scoperta una quasiparticella demoniaca priva di massa

I fisici della materia condensata dell’Università dell’Illinois hanno evocato con successo un demone; il termine “demone”, in questo caso, sta per “distinto movimento elettronico” con il suffisso preferito dalla fisica “-on” aggiunto per buona misura.

Teorizzato dal fisico David Pines nel 1956, questo demone (noto anche come Demone di Pine) è un plasmone, un’onda discreta detta quasiparticella che si increspa attraverso gli elettroni del plasma, privo di massa e con carica neutra. Qualcosa che è sia privo di massa che neutro e non esattamente facile da rilevare.

Un nuovo articolo pubblicato su Nature da un team di ricercatori dell’Università dell’Illinois mostra come si siano imbattuti per caso in questo demone plasmonico. All’inizio, il team stava solo analizzando il rutenato di stronzio metallico per capire perché contenesse proprietà simili ai superconduttori ad alta temperatura (circa -130 gradi Celsius) senza esserlo effettivamente. Quindi, hanno individuato una quasiparticella che era troppo lenta per essere un plasmone di superficie ma troppo veloce per essere un fonone.

“All’inizio non avevamo idea di cosa fosse. I demoni non sono nel mainstream. La possibilità è emersa presto e praticamente ci siamo messi a ridere“, ha dichiarato il coautore Ali Husain in un comunicato stampa. “Ma, quando abbiamo iniziato a escludere le cose, abbiamo iniziato a sospettare di aver davvero trovato il demone“.

Per trovare il demone, il team ha emesso elettroni da un cristallo di metallo di rutenato di stronzio e ha misurato il guadagno di energia con una precisione incredibilmente elevata. Usando questi dati sull’energia, gli scienziati hanno potuto quindi tracciare la quantità di moto del demone all’interno del materiale fino a scoprire finalmente che la quasiparticella corrispondeva strettamente alle previsioni di Pine di 67 anni fa su una modalità elettronica senza massa, o demone.

“Questa scoperta ci parla dell’importanza di misurare le cose“, ha detto nel comunicato stampa Peter Abbamonte, professore di fisica presso l’Università dell’Illinois Urbana-Champlain e coautore dell’articolo. “La maggior parte delle grandi scoperte non sono pianificate. Vai a guardare in un posto nuovo e vedi cosa c’è”.

La scoperta del demone è particolarmente importante per comprendere i superconduttori. Poiché questa quasiparticella è priva di massa, può formarsi con qualsiasi energia e potenzialmente a qualsiasi temperatura.

La teoria standard dei superconduttori, nota come teoria BCS, attribuisce la superconduttività a un’interazione tra elettroni e fononi, le vibrazioni naturali emesse da un reticolo cristallino atomico. Tuttavia, la teoria BCS non può sempre spiegare la resistenza a energia zero dei superconduttori ad alta temperatura, il che suggerisce che alcuni materiali raggiungono la superconduttività attraverso altri mezzi. Uno di questi mezzi potrebbe essere questa quasiparticella demoniaca scoperta di recente, poiché è stato teorizzato che svolgano un ruolo nella transizione di un semimetallo alla superconduttività.

Il primo passo in ogni svolta è affrontare prima i tuoi demoni: si spera che lo stesso si possa dire anche per i superconduttori.